KR100642044B1 - 백신 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세균 다당류 항원 백신 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)로부터의 단백질 항원, 및 임의적으로 Th1-유도성 애쥬번트와 함께 제형되는 폐렴구균 다당류 항원, 전형적으로는 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 항원을 포함하는 백신에 관한 것이다.

Description

백신{VACCINE}
본 발명은 세균 다당류 항원 백신, 이들의 제조 방법 및 의약분야에서의 상기 다당류의 용도에 관한 것이다.
특히 본 발명은 3가지 상호-관련된 측면에 관한 것이다: A - 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)로부터의 단백질 항원 및 임의적으로는 Th1 유도성 애쥬번트와 함께 제형화된 폐렴구균 다당류 항원, 전형적으로 폐렴구균 다당류 컨쥬케이트 항원을 함유하는 백신; B - Th1 애쥬번트를 사용하여 애쥬번트처리된 특이적이고 장점적인 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트; 및 C - 일반적으로 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 단백질 D에 컨쥬케이션된 세균 다당류 컨쥬게이트.
스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)는 상당한 질병률 및 사망률(특히 어린 아이와 노인에게서)을 초래하는 그람-양성 세균으로서, 폐렴, 균혈증 및 수막염과 같은 침습성 질환, 및 급성 중이염과 같은, 전이증식과 관련된 질환을 일으킨다. 60세를 넘는 사람에 대해 미국에서의 폐렴구균성 폐렴의 비는 100,000 명 당 3 내지 8명으로 추정된다. 20%의 경우, 항생제를 처리하더라도 30%에 가까운 사망률을 보이는 균혈증, 및 수막염과 같은 다른 징후를 일으킨다.
폐렴구균은 혈청형 특이성을 부여하는 화학적으로 결합된 다당류로 캡슐화되 어 있다. 폐렴구균의 90종의 혈청형이 공지되어 있고, 캡슐은 폐렴구균에 대한 주요 독력 결정인자인데, 그 이유는 캡슐이 보체로부터 세균의 내부 표면을 보호할 뿐만 아니라, 그 자체로 빈약한 면역원성이기 때문이다. 다당류는 T-독립성 항원이고, T-세포와 상호작용하는 MHC 분자상에서 프로세싱되거나 제시될 수 없다. 그러나, 이들은 B 세포상의 표면 수용체의 교차-결합과 연관된 대안적인 메카니즘을 통해 면역계를 자극할 수 있다.
몇 가지 실험에서 침습성 폐렴구균 질환에 대한 예방이 캡슐에 특이적인 항체와 가장 강력하게 상호관련되어 있으며, 상기 예방은 혈청형 특이적임이 밝혀졌다.
다당류 항원 기재 백신은 당분야에 널리 공지되어 있다. 사람용으로 인가된 4가지에는 살모넬라 티푸스(Salmonella typhi)의 Vi 다당류, 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 PRP 다당류, 혈청형 A, C, W135 및 Y로 구성된 4가의 수막구균 백신, 및 혈청형 1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F 및 33(폐렴구균성 혈액 단리물의 90% 이상을 차지함)에 상응하는 다당류로 구성된 23가의 폐렴구균 백신이 포함된다.
나중의 3가지 백신은 영아에게서 심각한 질병률 및 사망률을 초래하는 호흡기 감염을 일으키는 세균에 대한 예방을 제공하지만, 이들 백신을 2세 미만의 아이에게 사용하는 것은 인가되지 않고 있는데, 그 이유는 이들이 상기 연령군에서는 부적절한 면역원성이기 때문이다[참조: Peltola et al.(1984), N. Engl. J. Med. 310:1561-1566]. 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)는 영아 및 어린 아이에서의 침습성 세균 질환 및 중이염의 가장 보편적인 원인이다. 또한, 노인은 폐렴구균 백신에 대해 빈약한 반응을 나타내며[참조: Roghmann et al., (1987), J. Gerontol. 42:265-270], 따라서 상기 군집에서 세균성 폐렴의 발생은 증가된다[참조: Verghese and Berk, (1983) Medicine (Baltimore) 62:271-285].
영아에서의 면역원성의 이러한 결핍을 극복하기 위해 고안된 전략은 방관자 헬퍼 T-세포를 제공하고 컨쥬게이션되는 다당류 항원에 대한 면역학적 기억을 유도시키는 큰 면역원성 단백질에 다당류를 결합시키는 것이다. 폐렴구균 당단백질 컨쥬게이트 백신은 다양한 연령군에서의 안전성, 면역원성 및 효능에 대해 현재 평가중이다.
A) 폐렴구균 다당류 백신
23가의 컨쥬게이션되지 않은 폐렴구균 백신은 임상학적 효능에서 0% 내지 81%의 폭넓은 변동을 나타내었다[참조: Fedson et al. (1994) Arch Intern Med. 154:2531-2535]. 효능은 노인층과 같은 면역화되어 있는 위험군, 호지킨병, 비장절제술, 겸상적혈구병 및 어감마글로불린믹스(agammaglobulinemics)[참조: Fine et al. (1994) Arch Intern Med. 154:2666-2677], 및 상기 질환 징후와 관련되어 있는 것 같다. 23가의 백신은 폐렴구균 폐렴(노인층과 같은 특정한 고도의 위험군에서) 및 중이염 질환에 대한 예방을 나타내지 않았다.
그러므로 향상된 폐렴구균 백신 조성물, 특히 노인층 및 어린 아이에게서 폐렴구균 질환(특히 폐렴)의 예방 또는 완화에 더욱 효과적인 폐렴구균 백신 조성물에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 이러한 향상된 백신을 제공한다.
B) 선택된 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 + 3D-MPL 조성물
일반적으로 시판되는 컨쥬케이션되지 않은 폐렴구균 백신의 예방 효능이 백신접종시 유도된 항체의 농도와 다소 관련되어 있음이 받아들여지고 있다; 실제로, 23종의 다당류는 각각의 구성 다당류의 면역원성에 대해 단독으로 인가되어 있다(참조: Ed. Williams et al. New York Academy of Sciences 1995 pp. 241-249). 그러므로 폐렴구균 다당류에 대한 항체 반응의 추가적인 향상은 다당류 또는 다당류 컨쥬케이트의 최초 주입에 대한 항체의 예방 레벨에 반응하는 영아 및 노인층의 퍼센트를 증가시키고 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)에 의해 발생한 감염에 대한 보호적 면역을 유도하기 위해 필요한 주입의 용량 및 횟수를 감소시킬 수 있을 것이다.
20세기 초반 이후, 연구자들은 백신 조성물중의 항원의 면역원성을 향상시키기 위해 항원에 첨가될 수 있는 수많은 화합물에 대해 실험하였다[참조: M.F. Powell & M.J. Newman, Plenum Press, NY, "Vaccine Design - the Subunit and Adjuvant Approah" (1995) Chapter 7 "A Compendium of Vaccine Adjuvants and Excipients"에 검토되어 있음]. 많은 것들이 매우 효율적이지만, 사람 백신 조성물로서의 사용을 방해하는 현저한 국소적 및 전신적 역반응을 초래한다. 1926년에 최초로 기술된 알루미늄-기재 애쥬번트(명반, 수산화알루미늄 또는 알루미늄 포스페이트와 같은)는 미국에서 인가된 사람 백신으로 사용되는 유일한 면역학적 애쥬번트로 남아있다.
알루미늄-기재 애쥬번트는 이것이 유도시키는 "데포(depot) 효과"를 통해 작용하는 애쥬번트의 캐리어 클래스의 예이다. 항원은 이의 표면상에 흡착되고 조성물이 주입되는 경우 애쥬번트와 항원은 혈류로 즉시 분산되지 않으며 - 대신 이 조성물은 주입된 국소 환경에 잔존하면서 더욱 현저한 면역 반응 결과를 일으킨다. 이러한 캐리어 애쥬번트는 파괴되기 쉬운 항원, 예컨대 일부 다당류 항원을 안정화시키기에 적합하다는 추가의 공지된 장점을 가지고 있다.
3D-MPL은 비-캐리어 애쥬번트의 한가지 예이다. 이의 전체 이름은 3-O-데아실화된 모노포스포릴 지질 A(또는 3 데-O-아실화된 모노포스포릴 지질 A 또는 3-O-데스아실-4' 모노포스포릴 지질 A)이고 환원 말단 글루코사민의 위치 3이 데-O-아실화되었음을 나타내기 위해 3D-MPL이라 부른다. 이의 제조를 위해, GB 2220211 A호를 참조하라. 화학적으로 이것은 3-데아실화된 모노포스포릴 지질 A와 4, 5 또는 6 아실화된 사슬의 혼합물이다. 본래 이것은 1990년대 초기에 지질 A의 4'-모노포스포릴 유도체(MPL)를 3-O-데아실화시키는 방법으로 면역자극 활성의 변화없이 추가로 약독화된 독성을 가진 분자를 유도할 때 제조되었다.
3D-MPL은 그 자체로 또는, 우선적으로는, 수산화알루미늄, 알루미늄 포스페이트 또는 수중유 에멀젼과 같은 데포-타입 캐리어 애쥬번트와 결합된 애쥬번트로서 사용되고 있다. 이러한 조성물에서 항원 및 3D-MPL은 항원성 및 면역자극 시그날의 보다 효과적인 전달을 가능하게 하면서 동일한 미립자 구조에 포함된다. 3D-MPL이 명반-흡착된 항원의 면역원성을 추가로 향상시킬 수 있다는 연구가 있다[참조: Thoelen et al. Vaccine (1998) 16:708-14; EP 689454-B1]. 또한 상기 조성물은 흡착하기 쉬운 항원(예컨대, 세균 다당류 컨쥬게이트)을 위한 기술분야에 바람직하며, 여기서 명반상의 흡착은 항원을 안정화시키는 경향이 있다. 침전된 알루미늄-기재 애쥬번트는 이들이 인가된 사람 백신으로 현재 사용되는 유일한 애쥬번트이기 때문에 주로 사용된다. 따라서, 알루미늄-기재 애쥬번트와 함께 3D-MPL을 함유하는 백신은 이들의 개발의 용이함 및 시장으로의 도입의 속도로 인해 당분야에 유리하다.
MPL(비 3-데아실화된)은 수 개의 1가 다당류-컨쥬게이트 백신 항원과의 애주번트로서 평가되어 왔다. 염수내의 MPL의 공동주입은 4가지 1가 다당류 컨쥬게이트(폐렴구균 PS 6B-파상풍 유독소, 폐렴구균 PS 12-디프테리아 유독소, 및 슈도모나스 에어루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 외독소 A에 컨쥬게이션된 스태필로코쿠스 아우레우스 타입 5 및 스태필로코쿠스 아우레우스 타입 8)에 대한 혈청 항체 반응을 향상시켰다[참조: Schneerson et al. J. Immunology (1991) 147:2136-2140]. 이러한 향상된 반응은 항원-특이적인 것으로 교시되었다. 수중유 에멀젼중의 MPL(캐리어 타입 애쥬번트)은 동일한 미립자 구조내의 MPL 및 항원의 존재로 인해 염수중에서 MPL의 효과를 지속적으로 향상시켰고, 다른 다당류 컨쥬게이트 백신의 최적의 전달을 위해 선택된 애쥬번트 시스템이라고 생각되었다.
데비(Devi) 등[참조: Infect. Immun. (1991) 59:3700-7]은 크립토코쿠스 네오포르만스(Cryptococcus neoformans) 캡슐 다당류의 TT 컨쥬게이트에 대한 뮤린 항체 반응에 대한 염수중의 MPL(비 3-데아실화된)의 애쥬번트 효과를 평가하였다. MPL이 상기 컨쥬게이트와 동시에 사용되는 경우 PS에 대한 IgM- 및 IgG-특이적 반응 둘 모두에서 최소한의 증가만 있었지만, 컨쥬게이트를 투여한지 2일 후에는 MPL은 더욱 큰 효과를 가졌다. 항원과 관련하여 MPL의 투여에 있어서 지연을 필요로 하는 면역화 계획을 사용하는 것에 대한 실용성은, 특히 소아에 있어서, 의문의 여지가 있다. 다당류 및 다당류-단백질 컨쥬게이트와의 MPL의 애쥬번트 효과는 조성물-의존성인 것 같다. 적절한 느린-방출 전달 시스템(예컨대, 캐리어 애쥬번트를 사용하는)에서 MPL의 혼입은 더욱 영속적인 애쥬번트 효과를 제공하며 타이밍 및 지연된 투여에 대한 문제를 모면시킨다.
요약하면, 당분야의 상태는, 특정 다당류 또는 다당류-컨쥬케이트 항원에 대해, MPL 또는 3D-MPL이 애쥬번트로서 사용되는 경우, 이것이 캐리어 애쥬번트(예컨대, 알루미늄-기재 애쥬번트)와 함께 장점적으로 사용되어 이의 면역자극 효과를 최대화시킨다는 것을 교시한다.
놀랍게도, 본 발명자들은 특정 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트에 대해, 항원이 캐리어 애쥬번트(알루미늄-기재 애쥬번트와 같은)와 조합된 3D-MPL보다는 3D-MPL을 단독으로 사용하여 제형화되는 경우 백신 조성물의 면역원성이 현저하게 크다는 것을 발견하였다. 또한 상기 관찰된 향상은 사용된 3D-MPL의 농도, 및 특정 컨쥬게이트가 1가 조성물인지 또는 이들이 다가 조성물을 형성하기 위해 결합하는지와 무관하다.
C) 세균 다당류-단백질 D 컨쥬게이트
상기 언급한 바와 같이, 다당류 항원 기재 백신은 당분야에 널리 공지되어 있다. 상기 언급된 인가된 다당류 백신들은 상이한 임상적 효능을 가지는 것으로 증명되었다. Vi 다당류 백신은 확정된 장티푸스 배양물을 예방하는데 있어서 55% 내지 77%의 효능을 가지는 것으로 추정되었다[참조: Plotkin and Cam, (1995) Arch Intern Med 155: 2293-99]. 수막구균 C 다당류 백신은 유행성 질환에 있어서 79% 의 효능을 가지는 것으로 나타났다[참조: De Wals P, et al. (1996) Bull World Health Organ. 74: 407-411]. 23가 폐렴구균 백신은 임상적 효능에 있어서 0%에서 81%까지의 폭넓은 변화를 나타내었다[참조: Fedson et al. (1994) Arch Intern Med. 154: 2531-2535]. 상기 언급한 바와 같이, 폐렴구균 백신의 예방 효능은 백신접종시 유도된 항체의 농도와 다소 관련되어 있다고 받아들여지고 있다.
백신접종에 대한 다당류 접근법과 관련된 문제들 중에서, 다당류가 그 자체로는 빈약한 면역원이라는 것이 사실이다. 면역원성의 이러한 결핍을 극복하기 위해 고안된 전략에는 방관자 헬퍼 T-세포를 제공하는 매우 고도로 면역원성인 단백질 캐리어에 다당류를 결합시키는 것이 포함된다.
다당류 면역원의 생성을 위해 현재 보편적으로 사용되고 있는 고도로 면역원성인 캐리어의 예에는 디프테리아 유독소(DT 또는 CRM197 돌연변이), 파상풍 유독소(TT), 키홀 림펫 헤모시아닌(Keyhole Limpet Haemocyanin)(KLH), 및 튜버큘린의 정제된 단백질 유도체(PPD)가 포함된다.
보편적으로 사용되는 캐리어와 관련된 문제
수많은 문제들이 GMP 컨쥬케이트의 생성에서 및 컨쥬케이트의 면역학적 특징에서 보편적으로 사용되는 캐리어 각각과 관련되어 있다.
항-다당류 항체 반응의 유도에 있어서 이들 캐리어의 보편적인 용도 및 이들의 성공에도 불구하고 이들은 몇 가지 결점과 관련되어 있다. 예를 들어, 항원 특이적 면역 반응이 파상풍 독소의 경우에서, 캐리어에 대해 처리된 선재하는 항체의 존재에 의해 억제(에피토프 서프레션)될 수 있음이 공지되어 있다[참조: Di John et al; (1989) Lancet, 2:1415-8). 일반 군중에 있어서, 사람들 중 매우 높은 퍼센트는 사람들이 DT 및 TT 항원을 사용하여 일상적으로 백신접종되기 때문에 DT 및 TT 둘 모두에 대한 선재하는 면역성을 가질 것이다. 영국에서, 예컨대 아이들 중 95%가 DT 및 TT 둘 모두를 포함하는 DTP 백신을 주사맞는다. 다른 저자들은 동물 모델에 있어서 펩티드 백신에 대한 에피토프 서프레션의 문제를 기술하였다(참조: Sad et al, Immunology, 1991; 74:223-227; Schutze et al, J. Immunol. 135:4, 1985; 2319-2322).
또한, 정기적인 추가접종을 필요로 하는 백신에 있어서, TT 및 DT와 같은 고도로 면역원성인 캐리어의 사용은 수회의 주입후에 다당류 항체 반응을 억제시킬 것 같다. 또한 이러한 다중 백신접종은 지연된 타입 과민성반응(DTH)과 같은 바람직하지 못한 반응을 수반할 수 있다.
KLH는 강력한 면역원으로서 공지되어 있으며 사람 임상적 시도에 있어서 IgE 펩티드를 위한 캐리어로서 이미 사용되고 있다. 그러나, 일부 불리한 반응(DTH-유사 반응 또는 IgE 감작) 뿐만 아니라 항체에 대한 항체 반응이 관찰되었다.
그러므로, 다당류 기재 백신을 위한 캐리어 단백질의 선택은 모든 환자(폭넓은 MHC 인식)에서 작용하는 캐리어를 사용할 필요성, 캐리어에 대한 높은 레벨의 항-다당류 항체 반응 및 낮은 항체 반응의 유도간의 균형이 필요할 것이다.
그러므로 다당류 기재 백신을 위해 이전에 사용된 캐리어는 많은 단점을 가지고 있었다. 이것은 조합 백신에서 특히 그러했으며, 동일한 캐리어가 다양한 다당류 항원에 대해 사용되는 경우 에피토프 억제는 특히 의심스럽다. WO 98/51339호에서는, 조합 백신에서 다중 캐리어를 사용하여 이러한 효과를 극복하고자 시도하였다.
본 발명은 앞서 언급한 단점을 겪지 않는 다당류/폴리펩티드-기재 면역원성 컨쥬게이트의 제조에 사용하기 위한 새로운 캐리어를 제공한다.
본 발명은 백신을 포함하여, 다당류 기재 면역원성 조성물을 위한 캐리어로서, 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 단백질 D(EP 0 594 610 B1), 또는 이의 단편을 제공한다. 이러한 캐리어의 용도는 조합 백신에서 특히 장점적이다.
발명의 요약
A) 폐렴구균 다당류 백신
본 발명은 임의적으로는 Th1 애쥬번트(Th1 면역 반응을 유도하는 애쥬번트)와 함께 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원(바람직하게는 컨쥬케이션된) 및 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 항원 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물을 포함하는 백신 조성물을 제공한다. 바람직하게는 폐렴구균 단백질 및 Th1 애쥬번트 둘 모두가 포함된다. 본 발명의 조성물은 노인 폐렴의 치료에 특히 적합하다.
폐렴구균 다당류 백신(컨쥬게이션되거나 컨쥬게이션되지 않은)은 상기 질환의 발생율이 매우 높은 노인 군집에서의 폐렴을 예방하지 못할 수도 있다. 폐렴구균에 대한 핵심 방어 메카니즘은 옵소닌식세포작용(폐렴구균 다당류에 대한 항체의 생성에 의해 일어나는 체액성 B-세포/호중구 매개된 사건으로, 세균은 결국 포식된다)이지만, 관련된 옵소닌 메카니즘 중 일부는 노인에게서, 즉, PMN(다형핵 세포)에 의한 과산화물 생성, 그 밖의 반응성 산소 종의 생성, PMN의 동원, PMN의 아폽토시스, PMN의 기형가능성으로 인해 손상된다. 또한 항체 반응은 노인에게서 손상될 수 있다.
정상적으로 받아들여진 원리와는 대조적으로, 항-캡슐 다당류 항체의 정상적인 레벨은 세균의 완전한 박멸에 있어서 비효과적일 수 있는데, 그 이유는 폐렴구균이 면역계의 이러한 부문을 모면하기 위해 숙주 세포에 침입할 수 있기 때문이다.
놀랍게도, 본 발명자들은 면역계의 세포 매개된 부문(예컨대, T-세포 매개된 면역)에 추가적으로 면역계의 체액성 부문(B-세포 매개된)을 동시에 자극시킴으로써 숙주로부터 폐렴구균을 박멸시키는 것을 향상시킬 수 있는 상승작용(또는 협동)을 일으킨다는 것을 발견하였다. 이것은 일반적으로 폐렴구균 감염의 예방(또는 치료)을 도울 수 있는 발견이지만, 다당류 기재 백신이 효능을 보이지 않는 노인에게서 폐렴을 예방(또는 치료)하기 위해 특히 중요할 것이다.
본 발명자들은 면역계의 두 아암 모두가 폐렴구균 다당류(바람직하게는 컨쥬케이션된)가 폐렴구균 단백질(바람직하게는 폐렴구균의 표면에서 발현되거나 분비되거나 방출되어, 감염된 포유류 세포의 표면상에 클래스 II 및 MHC 클래스 I과 관련하여 프로세싱되거나 제시될 수 있는 단백질)과 함께 투여되는 경우 이러한 방식으로 상승될 수 있음을 발견하였다. 폐렴구균 단백질이 그 자체로 세포 매개된 면역을 유발시킬 수 있지만, 본 발명자들은 백신 제형내의 Th1 유도성 애쥬번트의 존재가 면역계의 이러한 아암을 도우며, 놀랍게도 면역계의 양 아암사이의 상승작용을 추가로 향상시킴을 발견하였다.
B) 선택된 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 + 3D-MPL 조성물
따라서, 본 발명은 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않으면서 3D-MPL이 애쥬번트로 첨가된 1종 이상의 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트를 포함하는 항원 조성물을 제공하며, 여기서 1종 이상의 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트는 알루미늄-기재 애쥬번트와 조합된 3D-MPL을 포함하는 조성물에 비해 3D-MPL을 포함하는 조성물에서 현저하게 더욱 면역원성이었다.
바람직한 구체예들은 다음의 폐렴구균 캡슐 다당류(혈청형 4, 6B, 18C, 19F 및 23F) 중 하나 이상의 컨쥬게이트를 포함하는 항원 조성물을 제공한다. 이러한 조성물에 있어서, 각각의 다당류는 놀랍게도 3D-MPL과 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하는 조성물에 비해 3D-MPL을 단독으로 포함하는 조성물에서 더욱 면역원성이었다.
따라서 본 발명의 하나의 구체예는 면역원성 단백질에 컨쥬게이션된 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 캡슐 다당류 혈청형 4, 6B, 18C, 19F 또는 23F 및 3D-MPL 애쥬번트를 포함하는 항원 조성물을 제공하며, 여기서 상기 조성물은 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는다.
제 2 구체예에서, 본 발명은 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않으면서 3D-MPL 애쥬번트, 및 혈청형 4; 혈청형 6B; 혈청형 18C; 혈청형 19F; 및 혈청형 23F로 구성된 군으로부터 선택된 2종 이상의 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트를 포함하는 조합 항원 조성물을 제공한다.
C) 세균 다당류-단백질 D 컨쥬게이트
따라서, 본 발명은 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 단백질 D 또는 이의 단백질 D 단편에 컨쥬게이션된 병원성 세균으로부터 유도된 다당류 항원을 포함하는 다당류 컨쥬게이트 항원을 제공한다. 또한, 본 발명은 1종 이상의 다당류 항원이 단백질 D에 컨쥬케이션되는 다가의 백신 조성물을 제공한다.
A) 폐렴구균 다당류 백신
본 발명은 특히 노인(및/또는 소아 및 유아)의 폐렴구균 감염의 예방 또는 완화를 위한 향상된 백신을 제공한다.
본 발명과 관련하여 환자가 55세 이상, 전형적으로는 60세 및 더욱 일반적으로는 65세를 넘는 경우 이들을 노인이라고 생각하였다.
따라서 본 발명의 하나의 구체예에서는 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원 및 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 항원을 포함하는, 노인(및/또는 소아 및 유아)에게 사용하기에 적합한 백신 조성물이 제공된다.
제 2의 바람직한 구체예에서, 본 발명은 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원 및 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 항원 및 Th1 애쥬번트를 포함하는 (노인에게서 폐렴을 예방시키기에 적합한) 백신을 제공한다.
또한 이러한 백신은 소아 또는 유아와 같이 다른 고위험 개체군에서 폐렴구균 감염(예컨대, 중이염)을 치료하는데에 유용할 것으로 고찰되었다.
제 3 구체예에서는 폐렴구균 다당류 항원 및 Th1 애쥬번트를 포함하는 백신 조성물이 제공된다.
본 발명의 스트렙토코쿠스 뉴모니애 ( Streptococcus pneumoniae ) 다당류 항원
전형적으로 본 발명의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 백신은 다당류 항원(바람직하게는 컨쥬게이션된)을 포함할 것이며, 여기서 다당류는 4종 이상의 폐렴구균의 혈청형으로부터 유도된다. 바람직하게는 4종의 혈청형에는 6B, 14, 19F 및 23F가 포함된다. 더욱 바람직하게는, 7종 이상의 혈청형, 예컨대 혈청형 4, 6B, 9V, 14, 18C, 19F 및 23F로부터 유도된 혈청형이 조성물내에 포함된다. 더욱 바람직하게는, 11종 이상의 혈청형이 조성물내에 포함된다(예컨대, 하나의 구체예에서 조성물은 혈청형 1, 3, 4, 5, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19F 및 23F(바람직하게는 컨쥬게이션된)로부터 유도된 캡슐 다당류를 포함한다). 본 발명의 바람직한 구체예에서는, 추가의 다당류 항원, 예컨대 23가(혈청형 1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F 및 33F와 같은)가 또한 본 발명에 의해 고찰되었지만, 13종 이상의 다당류 항원(바람직하게는 컨쥬게이션된)이 포함된다.
노인 백신접종(예컨대, 폐렴의 예방을 위한)을 위해 15가 백신을 형성하기 위해 상기 기술한 11가 항원 조성물에 혈청형 8 및 12F(및 가장 바람직하게는 15 및 22)를 포함시키는 것이 장점적인 반면, 소아 또는 유아를 위해서는(여기서는 중이염이 관심대상이다) 혈청형 6A 및 19A가 13가 백신을 형성하기 위해 장점적으로 포함된다.
노인(+55세) 군집에서의 폐렴 및 소아(18개월 이하) 및 유아(전형적으로 18개월 내지 5세)에서의 중이염의 예방/완화를 위해, 본 발명의 바람직한 구체예는 본원에 기술한 다가의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류를 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물에 조합시킨다.
본 발명의 폐렴구균 단백질
본 발명의 목적에 있어서, "면역학적으로 기능적인 등가물"은 본 발명의 단백질로부터의 1종 이상의 보호적 에피토프를 포함하는 단백질의 펩티드로서 정의된다. 이러한 에피토프는 특징적으로 표면-노출되어 있고, 고도로 보존되어 있으며, 숙주에서의 세균 항체 반응을 이끌어내거나 독성 효과를 예방할 수 있다. 바람직하게는 기능적인 등가물은 본 발명의 단백질로부터의 적어도 15개 바람직하게는 30개 이상의 인접한 아미노산을 지닌다. 가장 바람직하게는, 단편, 단백질의 트랜스멤브레인 결실 변이체(즉, 단백질의 세포외 도메인의 사용)와 같은 단백질의 결실, 융합, 화학적으로 또는 유전학적으로 무독화된 유도체 등이 사용될 수 있으며, 단, 이들은 실질적으로 본래의 단백질과 동일한 면역 반응을 일으킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 단백질은 폐렴구균의 외부 표면상에 노출되어 있는 폐렴구균 단백질(폐렴구균의 생활환 중 적어도 일부 동안 숙주의 면역계에 의해 인식될 수 있는)이거나, 폐렴구균에 의해 분비되거나 방출되는 단백질이다. 가장 바람직하게는, 단백질은 독소, 부착인자, 2-구성성분 신호 변환물질, 또는 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)의 지질단백질, 또는 이들의 면역학적으로 기능적인 등가물이다.
이러한 조합 백신중에 포함된 특히 바람직한 단백질에는 폐렴구균용혈독소(바람직하게는 화학 처리 또는 돌연변이에 의해 무독화된)[참조: Mitchell et al. Nucleic Acids Res. 1990 Jul 11; 18(13): 4010 "Comparison of pneumolysin genes and proteins from Streptococcus pneumoniae types 1 and 2.", Mitchell et al. Biochim Biophys Acta 1989 Jan 23; 1007(1): 67-72 "Expression of the pneumolysin gene in Escherichia coli: rapid purification and biological properties.", WO 96/05859 (A. Cyanamid), WO 90/06951 (Paton et al), WO 99/03884 (NAVA)]; PspA 및 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체(참조: US 5804193 - Briles et al.); PspC 및 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체(참조: WO 97/09994 - Briles et al); PsaA 및 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체[참조: Berry & Paton, Infect Immun 1996 Dec; 64(12):5255-62 "Sequence heterogeneity of PsaA, a 37-kilodalton putative adhesin essential for virulence of Streptococcus pneumoniae"]; 폐렴구균 콜린 결합 단백질 및 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체; CbpA 및 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체(참조: WO 97/41151; WO 99/51266); 글리세르알데히드-3-포스페이트 - 탈수소효소(참조: Infect. Immun. 1996 64:3544); HSP70(참조: WO 96/40928); PcpA(참조: Sanchez-Beato et al. FEMS Microbiol Lett 1998, 164:207-14); M 유사 단백질(참조: SB 특허 출원 번호 EP 0837130호); 및 부착인자 18627(참조: SB 특허 출원 번호 EP 0834568호)이 포함되지만 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 사용된 단백질은 바람직하게는 폐렴구균용혈독소, PsaA, PspA, PspC, CbpA 또는 둘 이상의 이러한 단백질의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 다. 또한 본 발명은 이러한 단백질(상기 정의한 바와 같이)의 면역학적으로 기능적인 등가물을 포함한다.
조성물 내에서, 단백질은 폐렴구균 질환에 대한 T-세포 매개된 반응을 유도-특히 폐렴에 대한 예방을 위해 필요한-시키는 것을 도우며, 이것은 면역계의 체액성 부문과 협동하여 폐렴구균에 의한 침입을 억제시키고, 옵소닌식세포작용을 자극시킨다.
단백질 항원을 포함하는 것에 대한 추가적인 장점은 옵소닌식세포작용 과정을 위한 추가 항원의 제시, 및 세균 흡착(부착인자가 사용되는 경우)의 억제 또는 독소(독소가 사용되는 경우)의 중화이다.
따라서 본 발명의 구체예에서는 4종 이상의 혈청형, 바람직하게는 7종 이상의 혈청형, 더욱 바람직하게는 11종 이상의 혈청형으로부터 유도된 다당류 항원, 및 1종 이상, 바람직하게는 2종의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질을 포함하는 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 백신을 포함하는 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 백신을 제공한다. 바람직하게는 단백질 중 하나는 폐렴구균용혈독소 또는 PsaA 또는 PspA 또는 CbpA(가장 바람직하게는 무독화된 폐렴구균용혈독소)이다. 바람직한 조합물은 적어도 폐렴구균용혈독소 또는 이의 유도체 및 PspA를 포함한다.
상기 언급한 바와 같이, 백신접종에 대한 다당류 접근법과 관련된 문제는 다당류가 그 자체로는 빈약한 면역원이라는 사실이다. 이를 극복하기 위해, 다당류는 방관자 헬퍼 T-세포를 제공하는 단백질 캐리어에 컨쥬게이션될 수 있다. 그러므로, 본 발명에서 사용된 다당류는 상기 단백질 캐리어에 결합되는 것이 바람직하 다. 다당류 면역원의 생성을 위해 현재 보편적으로 사용되고 있는 이러한 캐리어의 예에는 디프테리아 및 파상풍 유독소(각각 DT, DT CRM197 및 TT), 키홀 림펫 헤모시아닌(KLH), 수막염균(Neisseria meningitidis)로부터의 OMPC 및 튜버큘린의 정제된 단백질 유도체(PPD)가 포함된다.
그러나, 수많은 문제들은 각각의 이러한 보편적으로 사용되는 캐리어와 관련되어 있다(상기 단락 "보편적으로 사용되는 캐리어와 관련된 문제" 참조).
본 발명은 바람직한 구체예에서 이러한 단점을 겪지 않는, 다당류-기재 면역원 구성물을 제조하는데 사용하기 위한 새로운 캐리어를 제공한다. 폐렴구균 다당류 기재 면역원성 조성물(또는 백신)을 위해 바람직한 캐리어는 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 단백질 D(참조: EP 594610-B), 또는 이의 단편이다. 사용하기에 적합한 단편은 T-헬퍼 에피토프를 포함하는 단편을 포함한다. 특히 단백질 D 단편은 바람직하게는 단백질의 N-말단 1/3을 포함할 것이다.
폐렴구균 다당류를 위한 추가적인 바람직한 캐리어는 폐렴구균 단백질 자체(단락 "본 발명의 폐렴구균 단백질"에서 상기 정의한 바와 같이)이다.
본 발명의 백신은 바람직하게는 애쥬번트를 필요로 한다. 적절한 애쥬번트에는 수산화알루미늄 겔(명반) 또는 알루미늄 포스페이트와 같은 알루미늄 염이 포함되지만, 또한 칼슘, 철 또는 아연의 염일 수 있거나, 아실화된 티로신, 또는 아실화된 당, 양이온적으로 또는 음이온적으로 유도체화된 다당류, 또는 폴리포스파젠의 불용성 현탁물일 수도 있다.
애쥬번트는 면역 반응의 세포 매개된 부문을 돕기 위한 반응의 TH1 타입의 우선적인 유도물질이 되도록 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 TH1 애쥬번트
높은 레벨의 Th1-타입 사이토카인은 소정의 항원에 대한 세포 매개된 면역 반응의 유도에 유리한 경향을 나타내는 반면, 높은 레벨의 Th2-타입 사이토카인은 항원에 대한 체액성 면역 반응의 유도에 유리한 경향이 있다.
Th1 및 Th2-타입 면역 반응의 구별이 절대적이지 않다는 것을 염두에 두는 것은 중요하다. 실제로 개인은 우선적으로 Th1 또는 우선적으로 Th2으로 기술되는 면역 반응을 지지할 것이다. 그러나, 모스만(Mosmann) 및 코프만(Coffman)[참조: Mosmann, T.R. and Coffman, R.L. (1989) TH1 and TH2 cells: different patterns of lymphokine secretion lead to different functional properties. Annual Review of Immunology, 7, p145-173]에 의한 뮤린 CD4 +ve T 세포 클론에서 설명된 바에 기초하여 사이토카인의 패밀리를 고려하는 것이 종종 편리하다. 전통적으로, Th1-타입 반응은 T-림프구에 의한 INF-γ 및 IL-2 사이토카인의 생성과 관련되어 있다. Th1-타입 면역 반응의 유도와 종종 직접 관련되어 있는 그 밖의 사이토카인은 IL-12와 같은 T-세포에 의해 생성되지 않는다. 대조적으로, Th2-타입 반응은 IL-4, IL-5, IL-6, IL-10의 분비와 관련되어 있다. 우선적으로 Th1 반응을 촉진시키는 적절합 애쥬번트 시스템에는 모노포스포릴 지질 A 또는 이의 유도체, 특히 3-데-O-아실화된 모노포스포릴 지질 A, 및 모노포스포릴 지질 A, 바람직하게는 3-데-O-아실화된 모노포스포릴 지질 A(3D-MPL)과 알루미늄 염과의 조합이 포함된다.
향상된 시스템은 모노포스포릴 지질 A와 사포닌 유도체의 조합, 특히 WO 94/00153호에 기술된 바와 같이 QS21와 3D-MPL의 조합, 또는 QS21이 WO 96/33739에 기술된 바와 같이 콜레스테롤을 사용하여 켄칭되는 약한 리액토제닉(reactogenic) 조성물을 포함한다.
수중유 에멀젼에 QS21, 3D-MPL 및 토코페롤을 포함하는 특히 강력한 애쥬번트 제형은 WO 95/17210에 기술되어 있고, 이는 바람직한 제형이다.
바람직하게는 백신은 사포닌, 더욱 바람직하게는 QS21을 추가적으로 포함한다. 또한 제형은 수중유 에멀젼 및 토코페롤을 포함할 수 있다(참조: WO 95/17210).
또한 본 발명은 본 발명의 단백질을 3D-MPL과 같은 약제학적으로 허용되는 부형제와 혼합시키는 것을 포함하여 백신 제형을 생성시키는 방법을 제공한다.
또한 메틸화되지 않은 CpG 함유 올리고누클레오티드(참조: WO 96/02555)는 TH1 반응의 우선적인 유도물질이고 본 발명에서 사용하기에 적합하다.
본 발명의 특히 바람직한 조성물은 1종 이상의 컨쥬케이션된 폐렴구균 다당류, 1종 이상의 폐렴구균 단백질 및 Th1 애쥬번트를 포함한다. 폐렴구균 단백질에 의한 세포 매개된 반응의 유도 (상기 기술됨) 및 면역계의 양 아암간의 협동은 이러한 Th-1 애쥬번트를 사용하는 것을 도움으로써 일반적으로 폐렴구균성 질환, 중요하게는 노인에서의 폐렴구균성 폐렴에 대해 특히 효과적인 백신을 생성시킬 수 있다.
본 발명의 추가적인 일면에서는 의학용으로 사용하기 위해 본원에 기술한 바와 같은 면역원 또는 백신을 제공한다.
본 발명의 추가적인 일면에서, 비반응자 군집내에서 다당류 항원에 대한 혈청변환 또는 체액성 항체 반응을 유도시킬 수 있는 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 및 Th1 애쥬번트(바람직하게는 3D-MPL)를 포함하는 조성물이 제공된다.
군집의 10 내지 30%는 다당류 면역화에 대해 비반응자인 것으로 공지되어 있다(백신내의 혈청형 중 50%를 초과하여 반응하지 않음)[참조: Konradsen et al., Scand. J. Immun 40:251 (1994); Rodriguez et al., JID, 173:1347 (1996)]. 또한 이것은 컨쥬게이션된 백신에 대한 경우일 수 있다[참조: Musher et al. Clin. Inf. Dis. 7:1487 (1998)]. 이것은 군집의 높은 위험성 영역(소아, 유아 및 노인)에 대해 특히 심각할 수 있다.
본 발명자들은 Th1 애쥬번트(상기 "본 발명의 Th1 애쥬번트" 참조)와 (특정 군집에서 낮은 반응성이기 쉬운) 컨쥬게이션된 폐렴구균 다당류의 조합이 놀랍게도 이러한 비반응성을 극복시킬 수 있음을 발견하였다. 바람직하게는 3D-MPL, 가장 바람직하게는 알루미늄-기재 애쥬번트가 포함되지 않은 3D-MPL(여전히 우수한 반응을 제공하는)이 사용되어야 한다. 따라서 본 발명은 이러한 조성물을 제공하며, 이러한 조성물을 투여함으로써 폐렴구균 다당류에 대한 비반응자를 치료하는 방법을 추가로 제공하고, 다당류 항원에 대해 비반응성인 개체에서 폐렴구균성 질환에 대한 치료(또는 예방)에 있어서, 컨쥬게이션된 폐렴구균 다당류 항원을 포함하는 약제의 제조에서의 Th1 애쥬번트의 용도를 추가로 제공한다.
하나의 구체예에서 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원 및 Th1 애쥬번트 또는 폐렴구균 단백질(바람직하게는 둘 모두)을 포함하는, 본원에서 기술된 백신을 안전한 유효량으로 노인 환자에게 투여하는 것을 포함하여 노인에게서 폐렴을 예방하거나 완화시키는 방법이 제공된다.
추가의 구체예에서는 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원 및 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 항원 또는 Th1 애쥬번트(및 바람직하게는 둘 모두)를 포함하는 백신을 안전한 유효량으로 소아 또는 유아에게 투여하는 것을 포함하여, 소아 또는 유아에서 중이염을 예방하거나 완화시키는 방법이 제공된다.
바람직하게는 상기 기술된 본 발명의 방법에서 다당류 항원은 다당류 단백질 컨쥬게이트로서 제공된다.
본 발명의 백신 제조
본 발명의 백신 조제물은 상기 백신을 전신 또는 점막 경로를 통해 투여함으로써 감염되기 쉬운 포유동물을 예방시키거나 치료하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 투여에는 근육내, 복강내, 진피내 또는 피하적 경로; 경구/소화기, 호흡기, 비뇨생식기에 대한 점막 투여를 통한 주입이 포함될 수 있다. 폐렴 또는 중이염의 치료용 백신의 비내 투여가 바람직하다(폐렴구균의 비인두 운반이 더욱 효과적으로 예방될 수 있어서, 이의 초기 단계에서 감염을 약독화시킬 수 있기 때문).
각 백신 투여량중의 컨쥬케이트 항원의 양은 전형적인 백신에서 현저하게 불리한 부작용없이 면역보호 반응을 유도시키는 양으로서 선택된다. 이러한 양은 사용된 특정 면역원 및 이것이 얼마나 존재하는지에 따라 다양할 것이다. 일반적으로, 각각의 투여량은 다당류 0.1 내지 100 ㎍, 바람직하게는 0.1 내지 50 ㎍, 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎍을 포함할 것으로 예상되며, 1 내지 5 ㎍이 가장 바람직한 범위이다.
백신중의 단백질 항원의 함량은 전형적으로 1 내지 100 ㎍, 바람직하게는 5 내지 50 ㎍, 가장 전형적으로는 5 내지 25 ㎍일 것이다.
특정 백신에 대한 구성성분의 최적량은 피검체에서의 적절한 면역 반응의 관찰과 관련된 표준 연구에 의해 평가될 수 있다. 최초 백신접종 이후, 피검체는 적절한 간격으로 1 내지 수 회 추가 면역화될 수 있다.
백신 제조는 일반적으로 백신 디자인(Vaccine Design)[참조: "The subunit and adjuvant approach" (eds Powell M.F. & Newman M.J.) (1995) Plenum Press New York]에 기술되어 있다. 리포솜내로의 캡슐화는 풀러톤(Fullerton)의 미국 특허 제 4,235,877호에 기술되어 있다.
B) 선택된 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 + 3D-MPL 조성물
본 발명의 목적을 위해, 용어 "본 발명의 폐렴구균 다당류 컨쥬케이트"는 알루미늄-기재 애쥬번트와 조합된 3D-MPL을 포함하는 조성물에 비해 3D-MPL을 포함하는 조성물에서 더욱 면역원성인 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 캡슐 다당류의 컨쥬게이트(예컨대, 혈청형 4; 혈청형 6B; 혈청형 18C; 혈청형 19F; 또는 혈청형 23F)를 기술한다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는"은 알루미늄-기재 애쥬번트가 첨가되지 않은 3D-MPL을 포함하는 등가 조성물에 비해 본 발명의 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트의 면역원성에 있어서 어떤 감소를 유발시키기에 충분한 알루미늄-기재 애쥬번트(예컨대, 수산화알루미늄, 및 특히, 알루미늄 포스페이트)를 포함하지 않는 조성물을 기술한다. 바람직하게는 항원 조성물은 필수적으로 3D-MPL로 구성된 애쥬번트를 포함해야 한다. 투여량 당 첨가되는 알루미늄-기재 애쥬번트의 양은 바람직하게는 50 ㎍ 미만, 더욱 바람직하게는 30 ㎍ 미만, 더욱 바람직하게는 10 ㎍ 미만이어야 하며, 가장 바람직하게는 본 발명의 항원 조성물에 알루미늄-기재 애쥬번트가 첨가되지 않는다.
본 발명의 목적을 위해, 폐렴구균 다당류 컨쥬케이트가 알루미늄-기재 애쥬번트와 조합된 3D-MPL을 포함하는 조성물에 비해 3D-MPL을 포함하는 조성물에서 현저하게 더욱 면역원성인지에 대한 결정은 실시예 2에 기술하는 바와 같이 확립되어야 한다. 조성물이 3D-MPL을 단독으로 포함하는 경우 현저하게 더욱 면역원성인지에 대한 표시로서, 3D-MPL을 단독으로 포함하는 조성물 대 알루미늄 포스페이트 애쥬번트와 조합된 3D-MPL을 포함하는 등가 조성물간의 GMC IgG 농도의 비(실시예 2에서 결정된 바와 같이)는 2보다 크고, 바람직하게는 5보다 크고, 더욱 바람직하게는 7보다 크고, 더욱 바람직하게는 9보다 크고, 가장 바람직하게는 14보다 커야 한다.
백신접종에 대한 다당류 접근법과 관련된 문제들 중에서, 다당류는 그 자체로는 빈약한 면역원이라는 것이 사실이다. 면역원성의 이러한 결핍을 극복하기 위해 고안된 방법에는 방관자 헬퍼 T-세포를 제공하는 큰 단백질 캐리어에 다당류를 결합(컨쥬케이션)시키는 것이 포함된다. 본 발명의 폐렴구균 다당류를 방관자 헬퍼 T-세포를 제공하는 단백질 캐리어에 결합시키는 것은 바람직하다. 사용될 수 있는 이러한 캐리어의 예에는 디프테리아, 디프테리아 돌연변이 및 파상풍 유독소(각각 DT, CRM197 및 TT), 키홀 림펫 헤모시아닌(KLH), 튜버큘린의 정제된 단백질 유도체(PPD), 및 수막염균의 OMPC가 포함된다.
가장 바람직하게는, 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 단백질 D(참조: EP 0 594 610-B), 또는 이의 단편(단락 C 참조)이 본 발명의 폐렴구균 다당류를 위한 면역원성 단백질 캐리어로서 사용된다.
하나의 구체예에서 본 발명의 항원 조성물은 면역원성 단백질에 컨쥬게이션되고 3D-MPL 애쥬번트와 함께 제형화된 폐렴구균 다당류 혈청형(PS) 4를 포함하며, 여기서 조성물은 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는다. 추가의 구체예에서, 항원 조성물은 면역원성 단백질에 컨쥬케이션되고 3D-MPL 애쥬번트와 함께 제형화된 각각 PS 6B, 18C, 19F 또는 23F를 포함하며, 여기서 조성물은 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는다.
본 발명의 추가의 구체예에서, 3D-MPL 애쥬번트와 함께 제형화된 PS 4, PS 6B, PS 18C, PS 19F 및 PS 23F로 구성된 군으로부터의 2종 이상의 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트를 포함하는 조합 항원 조성물이 제공되며, 여기서 조성물은 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는다.
본 발명의 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트의 면역원성은 다른 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트(실시예 3)와의 조합에 의해 현저하게 영향받지 않는다. 따라서, 본 발명의 바람직한 일면은 1종 이상의 추가 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트와 조합된 본 발명의 1종 이상의 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트를 포함하는 조합 항원 조성물을 제공하는 것이며, 여기서 조성물은 3D-MPL 애쥬번트와 함께 제형화되지만, 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는다.
본 발명의 추가의 바람직한 구체예에서는, PS 4, 6B, 18C, 19F 또는 23F 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 중 적어도 1개 및 바람직하게는 2, 3, 4 또는 5개 전부를 함유하고, 추가적으로 3D-MPL 애쥬번트와 함께 제형화되지만 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는 다른 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트의 임의의 조합물을 포함하는 조합 항원 조성물이 제공된다.
전형적으로 본 발명의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 조합 항원 조성물은 다당류 컨쥬게이트 항원을 포함할 것이며, 여기서 다당류는 적어도 4종, 7종, 11종, 13종, 15종 또는 23종의 혈청형(치료될 질환에 따른 혈청형의 바람직한 조합에 대한 상기 "본 발명의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원"을 참조)으로부터 유도된다.
본 발명의 항원 조성물은 바람직하게는, 특히 노인 및 소아 및 유아에게서, 폐렴구균성 감염을 예방(또는 치료)하기 위한 백신 조성물로서 사용된다.
본 발명의 추가적인 구체예에는 약제용으로 사용하기 위한 상기 항원 조성물의 제공; 환자에게 1종 이상의 상기 항원 조성물을 안전한 유효량으로 투여하는 단계를 포함하여, 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 캡슐 다당류 컨쥬게이트에 대한 면역 반응을 유도시키는 방법; 및 폐렴구균성 질환의 예방(또는 치료)를 위한 약제의 제조에서 1종 이상의 상기 항원 조성물의 용도가 포함된다.
노인(+55세) 군집에서의 폐렴 및 소아(18개월 이하) 및 유아(전형적으로 10개월 내지 5세)에서의 중이염을 예방/완화시키기 위한, 본 발명의 추가적인 바람직한 구체예는 본원에 기술한 바와 같이 제형화된 다가의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 컨쥬케이트를 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물과 결합시키는 것이다. 바람직한 단백질/단백질 조합물을 위해 상기 단락 "본 발명의 폐렴구균 단백질"을 참조하라.
바람직하게는 앞서 기술한 항원 조성물(및 백신)은 사용되기 전까지 동결건조되며, 사용시에 이들은 희석액을 사용하여 즉석에서 재구성된다. 더욱 바람직하게는 이들은 3D-MPL의 존재하에 동결건조되며, 염수를 사용하여 즉석에서 재구성된다.
조성물의 동결건조는 더욱 안정한 조성물을 초래한다(예컨대, 이것은 다당류 항원의 파괴를 방지시킨다). 또한 이 과정은 놀랍게도 폐렴구균 다당류에 대해 여전히 높은 항체 역가를 책임진다. 이것은 PS 6B 컨쥬게이트에 대해 특히 현저한 것으로 밝혀졌다. 따라서 본 발명의 또 다른 일면은 3D-MPL을 애쥬번트로 첨가하고 실질적으로 알루미늄-기재 애쥬번트를 포함하지 않는 PS 6B 컨쥬게이트를 포함하는 동결건조된 항원 조성물이다.
상기 백신을 제조하기 위해서는, 상기 "본 발명의 백신 제조" 단락을 참조하라.
C) 세균 다당류-단백질 D 컨쥬게이트
조합 백신으로의 경향은 수용자에게서 불쾌함을 감소시키고, 일정을 수월하게 하고, 체제의 완성을 확실하게 해준다는 장점을 가지고 있지만; 백신의 효능을 감소시키는 오염 위험도 존재한다(캐리어 단백질의 과용을 통한 에피토프 억제에 대한 논의에 관한 상기 참조). 그러므로, 군집의 요구에 따르는 백신 조합물을 제조하고, 추가적으로, 이들의 구성성분간에 면역원성 간섭을 나타내지 않도록 하는 것이 장점적일 것이다. 이러한 장점은 본 발명의 면역원성 조성물(또는 백신)에 의해 실현될 수 있는데, 이것은 소아, 유아 또는 노인과 같은 고위험군에게 조합 백신을 투여하기에 특히 유리하다.
본 발명은 백신을 포함하여, 다당류 기재 면역원성 조성물을 위한 캐리어로서, 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 단백질 D 또는 이의 단편을 제공한다. 사용하기에 적합한 단편에는 T-헬퍼 에피토프를 포함하는 단편이 포함된다. 특히 단백질 D 단편은 바람직하게는 단백질의 N-말단 1/3을 포함할 것이다.
단백질 D는 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 IgD-결합 단백질(참조: EP 0 594 610 B1)이고 잠재적인 면역원이다.
본 발명에 의해 고찰된 단백질 D에 컨쥬게이션되는 다당류에는 살모넬라 티푸스에 대한 Vi 다당류 항원, 수막구균 다당류(타입 A, C, W135 및 Y, 및 그룹 B 수막구균의 다당류 및 변형된 다당류 포함), 스태필로코쿠스 아우레우스로부터의 다당류, 스트렙토코쿠스 아갈락태(Streptococcus agalactae)로부터의 다당류, 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)로부터의 다당류, 마이코박테리움, 예컨대, 마이코박테리움 투버쿨로시스(Mycobacterium tuberculosis)로부터의 다당류(예컨대, 만노포스포이니시티드, 트레할로오스, 마이콜산, 만노오스 캡핑된 아라비노만난, 이것으로부터의 캡슐 및 아라비노갈락탄), 크립토코쿠스 네오포르만스로부터의 다당류, 비유형성 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)의 지질다당류, 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) b로부터의 캡슐 다당류, 모락셀라 카탈리스(Moraxella catharralis)의 지질다당류, 시겔라 손네이(Shigella sonnei)의 지질다당류, 트리파노소마 크루지(Trypanosoma cruzi)의 지질펩티도포스포글리칸(LPPG), 암 관련 강글리오시드 GD3, GD2, 종양 관련 뮤신, 특히 T-F 항원, 및 시알릴 T-F 항원, 및 T-F 항원과 구조적으로 관련된 HIV 관련 다당류가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.
다당류는 임의의 공지된 방법에 의해 캐리어 단백질에 결합될 수 있다(참조: 예컨대, 리크하이트(Likhite)에 의한 미국 특허 제 4,372,945호 및 아르모르(Armor)등에 의한 미국 특허 제 4,474,757호). 바람직하게는, CDAP 컨쥬게이션이 수행된다(참조: WO 95/08348).
CDAP에서, 시아닐화제 1-시아노-디메틸아미노피리디늄 테트라플루오로보레이트(CDAP)는 바람직하게는 다당류-단백질 컨쥬게이트의 합성을 위해 사용된다. 시아닐화 반응은 비교적 온화한 조건하에서 수행될 수 있으며, 이러한 조건은 알칼리성에 민감한 다당류의 가수분해를 모면시킨다. 이러한 합성은 캐리어 단백질에 대한 직접적인 커플링을 가능하게 한다.
다당류는 물 또는 염수 용액에서 안정화된다. CDAP는 아세토니트릴중에 용해되며 즉시 다당류 용액에 첨가된다. CDAP는 다당류의 하이드록실기와 반응하여 시아네이트 에스테르를 형성한다. 활성화 단계 이후, 캐리어 단백질이 첨가된다. 리신의 아미노기는 활성화된 다당류와 반응하여 이소우레아 공유 결합을 형성한다.
커플링 반응 이후, 초과량의 글리신을 첨가하여 잔여의 활성화된 작용기를 켄칭시켰다. 그런 다음 생성물을 겔 투과를 통해 통과시켜 반응하지 않은 캐리어 단백질 및 잔여 시약을 제거하였다. 따라서 본 발명은 다당류를 활성화시키고 이 다당류를 단백질 D에 결합시키는 단계를 포함하여 다당류 단백질 D 컨쥬게이트를 생성시키는 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 구체예에서는 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 감염의 예방을 위한 면역원성 조성물(또는 백신) 제형을 제공한다.
폐렴구균이 폐, 뇌척수액 및 혈액으로 퍼지는 메카니즘은 충분히 이해되어 있지 않다. 정상적인 폐포에 도달한 세균의 성장은 이들의 상대적인 건조함 및 폐포 대식세포의 식세포 활성에 의해 억제된다. 이러한 협조성 방어의 임의의 해부학적 또는 생리학적 변화는 감염에 대한 폐의 감수성을 증대시키는 경향이 있다. 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)의 세포벽은 폐포에 염증 반응을 생성시키기는데에 중요한 역할을 가지고 있다[참조: Gillespie et al. (1997), I&I 65: 3936].
전형적으로 본 발명의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 백신은 단백질 D 다당류 컨쥬게이트를 포함할 것이며, 여기서 다당류는 적어도 4종, 7종, 11종, 15종 또는 23종의 혈청형으로부터 유도된다. 치료될 질환에 따른 혈청형의 바람직한 조합에 대한 상기 "본 발명의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원"을 참조하라.
본 발명의 추가적인 구체예에서는 특히 혈청형 A, B, C W-135 및 Y로부터의 수막염균이 제공된다. 수막염균은 세균성 수막염의 가장 중요한 원인 중 하나이다. 상기 생물체의 탄수화물 캡슐은 유독성 결정인자 및 예방 항체의 표적으로서 작용 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 탄수화물은 어린 아이들에게서 빈약한 면역원이라고 널리 공지되어 있다. 본 발명은 이러한 다당류, 단백질 D를 위해 특히 적합한 단백질 캐리어를 제공하며, 이것은 다당류 항원 특이적 B-세포 증식 및 성숙 뿐만 아니라 면역학적 기억의 유도를 돕기 위한 T-세포 반응을 활성화시킬 수 있는 T-세포 에피토프를 제공한다.
본 발명의 선택적인 다른 구체예에서는 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) b의 캡슐 다당류(PRP)-단백질 D 컨쥬게이트가 제공된다.
또한 본 발명은 상이한 범위의 병원균에 대한 예방을 제공하는 조합 백신을 고찰하였다. 단백질 D 캐리어는 놀랍게도 다중 다당류 항원들이 컨쥬게이션되는 경우 조합 백신에서 캐리어로서 유용하다. 상기 언급한 바와 같이, 에피토프 억제는 동일한 캐리어가 각각의 다당류를 위해 사용되는 경우 일어나는 것 같다. WO 98/51339호는 DT상의 조성물 및 TT상의 나머지에서의 다당류의 비를 컨쥬케이션시킴으로써 이러한 간섭을 최소화시키고자 시도하는 조성물을 제시하였다.
놀랍게도, 본 발명자들은 단백질 D가 조합 백신에서 이러한 에피토프 억제 효과를 최소화시키기에 특히 적합함을 발견하였다. 조합물중의 하나 이상의 다당류는 장점적으로 단백질 D상에 컨쥬게이션될 수 있으며, 바람직하게는 모든 항원이 상기 조합 백신내에서 단백질 D상에 컨쥬게이션된다.
바람직한 조합물은 수막염균 C 및 Y(및 바람직하게는 A) 감염에 대해 예방을 가능하도록 해주는 백신을 포함하며, 여기서 혈청형 Y 및 C(및 가장 바람직하게는 A) 중 1종 이상으로부터의 다당류 항원이 단백질 D에 결합된다.
헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) 다당류 기재 백신(바람직하게는 TT, DT 또는 CRM197, 또는 더욱 바람직하게는 단백질 D에 컨쥬케이션된 PRP)은 상기 조합 백신과 함께 제형화될 수 있다.
많은 소아과 백신들은 현재 접종받아야 하는 아이에게서 주사의 수를 감소시키기 위해 조합 백신으로서 제공된다. 따라서 소아과 백신을 위해 그 밖의 항원들은 본 발명의 백신과 함께 제형화될 수 있다. 예를 들어 본 발명의 백신은 동시에 디프테리아 유독소(DT), 파상풍 유독소(TT) 및 백일해 구성요소[전형적으로 무독화된 백일해 유독소(PT) 및 임의의 퍼택틴(PRN) 및/또는 응집소 1+2를 가진 사상 혈구응집소(FHA)], 예컨대 DT, TT, PT, FHA 및 PRN 항원을 포함하는 시판되는 백신 INFANRIX-DTPaTM (스미스클라인비참 바이올로지칼즈 (SmithKlineBeecham Biologicals))를 포함하는 널리 공지된 '3가' 조합 백신과 함께 제형화되거나, 예컨대 스미스클라인비참 바이올로지칼즈 에스. 에이에 의해 시판되는 TritanrixTM과 같은 전체 세포 백일해 구성요소와 함께 제형화될 수 있거나, 개별적으로 투여될 수 있다. 또한 조합된 백신은 B형 간염 표면 항원(HBsAg), 폴리오 바이러스 항원(예컨대, 비활성화된 3가 폴리오 바이러스 - IPV), 모락셀라 카탈리스(Moraxella catharralis) 외부 멤브레인 단백질, 비유형성 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) 단백질, 수막염균 B 외부 멤브레인 단백질과 같은 그 밖의 항원을 포함할 수 있다.
(특히 중이염의 예방을 위한) 조합 백신내에 포함될 수 있는 바람직한 모락셀라 카탈리스(Moraxella catharralis) 단백질 항원의 예는 OMP106[참조: WO 97/41731 (Antex) & WO 96/34960 (PMC)]; OMP21; LbpA 및 LbpB[참조: WO 98/55606 (PMC)]; TbpA 및 TbpB[참조: WO 97/13785 & WO 97/32980 (PMC)]; CopB[참조: Helminen ME, et al. (1993) Infect. Immun. 61:2003-2010]; UspA1/2[참조: WO 93/03761 (University of Texas)]; 및 OmpCD이다. (특히 중이염의 예방을 위한) 조합 백신내에 포함될 수 있는 비유형성 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) 항원의 예에는 핌브린(Fimbrin) 단백질[참조: (US 5766608 - Ohio State Research Foundation)] 및 이로부터의 펩티드를 포함하는 융합체[참조: LB1(f) 펩티드 융합체; US 584364 (OSU) 또는 WO 99/64067]; OMP26[참조: WO 97/01638 (Cortecs)]; P6[참조: EP 281673 (State University of New York)]; TbpA 및 TbpB; Hia; Hmw1,2; Hap; 및 D15가 포함된다.
본 발명에 의해 고찰된 바람직한 소아과 백신은 다음과 같다:
a) 임의적으로 수막염균 A 및/또는 Y 다당류 컨쥬게이트를 가진 수막염균 C 다당류 컨쥬게이트 및 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) b 다당류 컨쥬게이트, 단, 1종 이상의 다당류 항원, 및 바람직하게는 전부는 단백질 D에 컨쥬게이션된다.
b) DT, TT, 백일해 구성요소(바람직한 PT, FHA 및 PRN)를 포함하는 백신 a), B형 간염 표면 항원 및 IPV(불활성화된 3가 폴리오바이러스 백신).
c) 단백질 D에 컨쥬게이션된 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원.
d) 모락셀라 카탈리스(Moraxella catharralis) 및/또는 비유형성 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 1종 이상의 항원을 포함하는 백신 c).
상기 조합 백신 전부는 캐리어로서 단백질 D을 포함함으로써 유익할 수 있다. 명백하게, 캐리어가 조합 백신(예컨대, 에피토프 억제를 극복하기 위해)내에 많이 포함될 수록, 더 비싸고 복잡한 최종 백신이 된다. 따라서 단백질 D에 컨쥬 게이션된 조합 백신의 다당류 항원 전부 또는 대부분을 포함하는 것은 상당한 장점을 제공한다.
노인(+55세) 군집에서의 폐렴 및 소아 또는 유아에서의 중이염을 예방하기 위한 본 발명의 바람직한 구체예는 본원에 기술한 바와 같이 다가의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류-단백질 D 항원을 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물과 결합시키는 것이다. 이러한 조합물내에 포함될 수 있는 바람직한 단백질/단백질 조합물에 대한 상기 단락 "본 발명의 폐렴구균 단백질"을 참조하라.
따라서 본 발명은 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류-단백질 D 컨쥬게이트 및 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 항원을 포함하는 면역원성 조성물을 제공한다.
본 발명의 다당류-단백질 D 컨쥬게이트 항원은 바람직하게는 본 발명의 백신 제형에서 애쥬번트로 처리된다. 적합한 애쥬번트에는 수산화알루미늄 겔(명반) 또는 알루미늄 포스페이트와 같은 알루미늄 염이 포함되지만, 또한 칼슘, 철 또는 아연의 염일 수 있거나 아실화된 티로신, 또는 아실화된 당, 양이온적으로 또는 음이온적으로 유도체화된 다당류, 또는 폴리포스파젠의 불용성 현탁물일 수 있다.
노인 백신을 위해서는 애쥬번트가 반응의 TH1 타입의 우선적인 유도물질이 되도록 선택하는 것이 바람직하다.
특정 Th1 애쥬번트에 대해서는 상기 "본 발명의 Th1 애쥬번트"를 참조하라.
본 발명의 추가적인 일면에서는 본원에서 기술한 면역원 또는 백신이 약제에서의 사용을 위해 제공된다.
컨쥬게이트의 백신 제조/투여에 대해서는 상기 "본 발명의 백신 제조"를 참조하라.
또한 단백질 D는 중이염에 대하여 백신내에서 장점적으로 사용되는데, 그 이유는 이것이 그 자체로 비유형성 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)(ntHi)에 대한 B-세포 매개된 보호를 생성시킬 수 있는 면역원이기 때문이다. ntHi는 숙주 세포에 침입함으로써, 단백질 항원에 의해 유도된 B-세포 매개된 효과를 모면할 수 있다. 본 발명자들은 놀랍게도 중이염 백신을 위한 항원으로서 단백질 D(그 자체 또는 다당류를 위한 캐리어로서)의 효과를 증가시키는 방법을 발견하였다. 이것은 면역계의 세포 매개된 아암이 단백질 D에 대해 최적화되어 있는 피검자에게서 강력한 Th1 반응을 유도시키는 단백질 D를 애쥬번트로 첨가함으로써 수행된다. 이것은 놀랍게도 투여 직전에 재구성되는 단백질 D 및 Th1 애쥬번트(바람직하게는 3D-MPL)를 포함하는 동결건조된 조성물을 사용함으로써 달성된다. 따라서 본 발명은 상기 조성물, 상기 조성물을 제조하는 방법(단백질 D 및 Th1 애쥬번트를 포함하는 혼합물을 동결건조시킴으로써), 및 중이염의 치료에 있어서의 상기 조성물의 용도를 제공한다.
넓은 의미에서, 본 발명자들은 Th1 애쥬번트("본 발명의 Th1 애쥬번트" 참조), 바람직하게는 3D-MPL의 존재하에 면역원을 동결건조시키는 것이 일반적으로 면역원에 대한 Th1 면역 반응을 증대시킬 것임을 고찰하였다. 그러므로 본 발명은 강력한 Th1 면역 반응이 요구되는 임의의 면역원에 적용될 수 있다. 이러한 면역원은 세균, 바이러스 및 종양 단백질 항원 뿐만 아니라 자가 단백질 및 펩티드를 포함한다.
본 실시예는 예증일 뿐, 본 발명을 제한하지 않는다.
실시예 1
스트렙토코쿠스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae) 캡슐 다당류:
11가 후보 백신은 EP 72513호에 기술된 바에 따라 본질적으로 제조된 캡슐 다당류 혈청형 1, 3, 4, 5, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19F 및 23F를 포함하였다. 각각의 다당류를 활성화시키고 CDAP 화학(참조: WO 95/08348)을 사용하여 유도체화시키고 단백질 캐리어에 컨쥬게이션시켰다. 혈청형 3(이것은 이의 점도를 감소시키기 위해 크기가 감소되었다)를 제외한 모든 다당류를 이들의 본래 형태로 컨쥬게이션시켰다.
단백질 캐리어:
선택된 단백질 캐리어는 대장균에서 발현된 비유형성 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 재조합 단백질 D(PD)이다.
단백질 D의 발현
헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) 단백질 D
단백질 D 발현을 위한 유전자 구성
출발 물질
단백질 D를 엔코딩하는 DNA
단백질 D는 모든 혈청형의 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) 및 비유형성 균주 중에서 고도로 보존된다. 전체 단백질 D 유전자를 엔코딩하는 DNA 서열을 포함하는 벡터 pHIC348을 포스그렌 박사(Dr. A. Forsgren, Department of Medical Microbiology, University of Lund, Malm
Figure 112006050331305-pct00001
General Hospital, Malm
Figure 112006050331305-pct00002
, Sweden)로부터 입수하였다. 단백질 D의 DNA 서열은 문헌[참조: Janson et al. (1991) Infect. Immun. 59: 119-125]에 의해 공개되어 있었다.
발현 벡터 pMG1
발현 벡터 pMG1은 외래의 삽입된 유전자의 전사 및 번역을 위한 박테리오파아지 λ 유도된 조절 엘리먼트를 도입시킨(참조: Shatzman et al., 1983) pBR322(참조: Gross et al., 1985)의 유도체이다. 추가적으로, 암피실린 내성 유전자를 카나마이신 내성 유전자로 대체시켰다.
대장균 균주 AR58
대장균 균주 AR58을 SA500 유도체상에서 미리 성장시킨 P1 파아지 스톡을 사용한 N99의 형질도입에 의해 생성시켰다(galE::TN10, lambdaKil- cI857ΔH1). N99 및 SA500은 국립보건원의 마틴 로센베르그(Martin Rosenberg) 박사의 실험실로부터 유래된 대장균 K12 균주이다.
발현 벡터 pMG1
단백질 D의 생성을 위해, 단백질을 엔코딩하는 DNA를 발현 벡터 pMG 1내로 클로닝하였다. 이 플라스미드는 람다파아지 DNA로부터의 시그널을 사용하여 삽입된 외래 유전자의 전사 및 번역이 일어나도록 한다. 상기 벡터는 프로모터 PL, 오퍼레이터 OL 및 2개의 유용 부위(NutL 및 NutR)를 포함하여 N 단백질이 제공될 때 전사적 극성 효과를 완화시킨다(참조: Gross et al., 1985). PL 프로모터를 포함하는 벡터를 대장균 용원성 숙주내로 도입시켜 플라스미드 DNA를 안정화시켰다. 용원성 숙주 균주는 게놈내에 통합된 복제-결함 람다파아지 DNA를 함유한다(참조: Shatzman et al., 1983). 염색체 람다파아지 DNA는 벡터의 OL 리프레서에 결합하는 cI 리프레서 단백질을 합성하여 PL 프로모터에 RNA 중합효소가 결합하는 것을 방지시킴으로써 삽입된 유전자의 전사를 방지시킨다. 발현 균주 AR58의 cI 유전자는 온도 감수성 돌연변이를 포함하고 있어서 PL이 관여된 전사는 온도 변화에 의해 조절될 수 있다. 즉, 배양 온도의 증가는 리프레서를 불활성화시키고 외래 단백질의 합성을 개시시킨다. 이러한 발현 시스템은 특히 세포에 독성일 수 있는 외래 단백질의 합성이 조절되도록 해준다(참조: Shimataka & Rosenberg, 1981).
대장균 균주 AR58
단백질 D 캐리어의 생성을 위해 사용된 AR58 용원성 대장균 균주는 표준 NIH 대장균 K12 균주 N99의 유도체이다(F- su- galK2, lacZ- thr-). 이것은 결함 용원성 람다파아지(galE::TN10, lambdaKil- cI857ΔH1)를 포함하고 있다. Kil- 표현형은 숙주 고분자 합성의 차단을 막는다. cI857 돌연변이는 cI 리프레서에 온도 감수성 손상을 부여한다. ΔH1 결실은 람다파아지 오른쪽 오페론 및 숙주 bio, uvr3 및 chlA 좌위를 제거한다. AR58 균주를 SA500 유도체상에서 미리 성장시킨 P1 파아지 스톡을 사용한 N99의 형질도입에 의해 생성시켰다(galE::TN10, lambdaKil- cI857ΔH1). N99내로의 결함 용원균의 도입을 인접한 galE 유전자내의 테트라사이클린 내성을 코딩하는 TN10 트랜스포손의 존재에 의해 테트라사이클린을 사용하여 선별하였다.
벡터 pMGMDPPrD의 구성
인플루엔자 바이러스의 비구조적 S1 단백질을 엔코딩하는 유전자를 포함하는 pMG 1 벡터(pMGNSI)를 사용하여 pMGMDPPrD를 구성하였다. 단백질 D 유전자를 5' 및 3' 말단에 각각 NcoI 및 XbaI 제한 부위를 포함하는 PCR 프라이머를 사용하여 pHIC348 벡터(참조: Janson et al. 1991)로부터 PCR에 의해 증폭시켰다. 그런 다음 NcoI/XbaI 단편을 NcoI과 XbaI 사이에서 pMGNS1내로 도입시켜 NS1 단백질의 N-말단 81 아미노산에 이어 PD 단백질을 포함하는 융합 단백질을 생성시켰다. 이 벡터는 표지된 pMGNS1PrD이다.
상기 기술한 구성물에 기초하여 단백질 D 발현을 위한 최종 구성물을 생성시켰다. BamHI/BamHI 단편을 pMGNS1PrD로부터 제거하였다. 이러한 DNA 가수분해는 처음 3개의 N-말단 잔기를 제외하고 NS1 코딩 영역을 제거한다. 벡터의 재연결시에 다음 N-말단 아미노산 서열을 지닌 융합 단백질을 엔코딩하는 유전자를 생성시켰다:
-----MDP SSHSSNMANT-----
NS1 단백질 D
단백질 D는 지질 사슬이 정상적으로 결합되어 있는 리더 펩티드 또는 N-말단 시스테인을 포함하지 않는다. 그러므로 이 단백질은 원형질막 주위공간으로 분비되지 않을 뿐 아니라 지질화되지도 않으며 가용성 형태로 세포질에 남아있다.
최종 구성물 pMG-MDPPrD를 37℃에서 열처리에 의해 AR58 숙주 균주내로 도입시켰다. 플라스미드 함유 세균을 카나마이신의 존재하에서 선별하였다. 단백질 D를 엔코딩하는 DNA 삽입서열의 존재를 선택된 엔도누클레아제를 사용하는 단리된 플라스미드 DNA의 효소분해에 의해 증명하였다. 이 재조합 대장균 균주를 ECD4로서 명명하였다.
단백질 D의 발현은 람다 PL 프로모터/OL 오퍼레이터의 조절하에서 일어난다. 숙주 균주 AR58은 게놈내에 온도-감수성 cI 유전자를 포함하고 있고 이것은 OL에 결합함으로써 낮은 온도에서 람다 PL로부터의 발현을 블로킹시킨다. 일단 온도가 상승하면 cI는 OL로부터 방출되고 단백질 D가 발현된다. 발효의 마지막에 세포를 농축시키고 동결시켰다.
수집된 세포로부터의 추출 및 단백질 D의 정제를 다음과 같이 수행하였다. 동결된 세포 배양물 펠렛을 해동시키고 세포 파괴 용액(시트레이트 완충액 pH 6.0)중에 최종 OD650=60으로 재현탁시켰다. 이 현탁물을 고압 균질기를 통해 P = 1000 bar에서 2회 통과시켰다. 세포 배양물 균질물을 원심분리시키고 세포 찌꺼기를 여과에 의해 제거하였다. 제 1 정제 단계에서 여과된 용해질을 양이온 교환 크로마토그래피 컬럼(SP Sepharose Fast Flow)에 적용시켰다. PD는 이온 상호작용에 의해 겔 매트릭스에 결합하였고 용리 완충액의 이온 강도를 증가시키는 단계에 의해 용리되었다.
제 2 정제 단계에서 불순물을 음이온 교환 매트릭스(Q Sepharose Fast Flow)상에 보유시켰다. PD는 겔상에 결합하지 않았고 통과한 유액내에 수집될 수 있었다.
컬럼 크로마토그래피 단계 둘 모두에서 분획 수집물을 OD에 의해 모니터링하였다. 정제된 단백질 D를 포함하는 음이온 교환 컬럼 크로마토그래피의 통과 유액을 한외여과에 의해 농축시켰다.
단백질 D를 포함하는 한외여과 보유물을 0.2 ㎛ 멤브레인을 통해 최종적으로 통과시켰다.
화학:
활성화 및 커플링 화학:
활성화 및 커플링 조건은 각각의 다당류에 대해 특이적이다. 이를 표 1에 제시하였다. 본래의 다당류(PS3 제외)를 주입을 위해 NaCl 2M 또는 물중에 용해시켰다. 최적의 다당류 농도를 모든 혈청형에 대해 평가하였다.
아세토니트릴중의 100 mg/ml 스톡 용액으로부터, CDAP(CDAP/PS 비 0.75 mg/mg PS)를 다당류 용액에 첨가하였다. 1.5분 후에, 0.2M 트리에틸아민을 첨가하여 특정 활성화 pH를 얻었다. 다당류의 활성화를 25℃에서 2분 동안 상기 pH에서 수행하였다. 단백질 D(초기 PS/PD 비에 따른 양)를 활성화된 다당류에 첨가하고 커플링 반응을 1시간 동안 특정 pH에서 수행하였다. 그런 다음 이 반응을 25℃에서 30분 동안 그리고 4℃에서 밤새 글리신을 사용하여 켄칭시켰다.
컨쥬게이트를 0.2M NaCl로 평형화된 세파크릴(Sephacryl) 500HR 겔 여과 컬럼을 사용하는 겔 여과에 의해 정제하였다.
용리된 분획의 탄수화물 및 단백질 함량을 결정하였다. 컨쥬게이트를 푸울링하고 0.22㎛ 살균막 상에서 살균 여과시켰다. 컨쥬게이트 제조물중의 PS/단백질 비를 결정하였다.
특징화:
각각의 컨쥬게이트를 특징화하고 상세한 내용을 표 2에 기술하였다. 다당류 함량(㎍/ml)을 레조르시놀(Resorcinol) 시험에 의해 측정하였고 단백질 함량(㎍/ml)은 로우리(Lowry) 시험에 의해 측정하였다. 최종 PS/PD 비(w/w)를 상기 농도의 비에 의해 결정하였다.
잔류 DMAP 함량(ng/㎍ PS):
CDAP를 사용한 다당류의 활성화는 다당류내에 시아네이트기를 도입시켰으며 DMAP(4-디메틸아미노-피리딘)을 유리시켰다. 잔류 DMAP 함량을 SB에서 개발된 특이적인 검정에 의해 결정하였다.
유리 다당류 함량(%):
4℃에서 보관되거나 37℃에서 7일 보관된 컨쥬게이트의 유리 다당류 함량을 α-PD 항체 및 포화된 암모늄 설페이트와 함께 인큐베이션시킨 다음 원심분리시킨 후에 수득된 상층액상에서 결정하였다.
α-PS/α-PS ELISA를 상층액중의 유리 다당류의 정량을 위해 사용하였다. 또한 컨쥬게이트의 부재를 α-PD/α-PS ELISA에 의해 조절하였다. 유리 다당류의 양을 감소시키는 것은 향상된 컨쥬게이트 백신을 초래하였다.
항원성:
동일한 컨쥬게이트상의 항원성을 샌드위치-타입 ELISA에서 분석하였고 여기서 항체의 포획 및 검출은 각각 α-PS 및 α-PD였다.
유리 단백질 함량(%):
"유리" 잔류 단백질 D의 레벨을 샘플의 SDS 처리를 사용하는 방법을 사용하여 결정하였다. 컨쥬게이트를 SDS 0.1%의 존재하에 100℃에서 10분 동안 가열시키고 SEC-HPLC 겔 여과 컬럼(TSK 3000-PWXL)상에 주입하였다. 단백질 D는 이량체이기 때문에, SDS에 의한 구조의 분리에 의해 "유리" 단백질 D의 레벨을 과잉자극할 위험이 있다.
분자 크기(K av ):
분자 크기를 SEC-HPLC 겔 여과 컬럼(TSK 5000-PWXL)상에서 수행하였다.
안정성:
안정성을 4℃에서 보관되고 37℃에서 7일 동안 저장된 컨쥬게이트에 대해 HPLC-SEC 겔 여과(TSK 6000-PWXL)상에서 측정하였다.
11가 특징화 내용을 표 2에 기재하였다.
단백질 컨쥬게이트는 알루미늄 포스페이트상에 흡착되고 푸울링되어 최종 백신을 형성할 수 있다.
결론:
유망한 백신의 구성요소로서 밝혀진 이래 면역원성 컨쥬게이트를 생성시켜 왔다. 우수한 품질의 최종 컨쥬게이션된 폐렴구균 다당류 생성물을 위한 최적화된 CDAP 조건이 11가 각각에 대해 발견되었다. 따라서 상기 향상된(최적화된) CDAP 방법(캐리어 단백질, 바람직하게는 단백질 D와 무관함)에 의해 수득될 수 있는 이러한 폐렴구균 다당류의 컨쥬게이트는 본 발명의 추가적인 일면이다.
실시예 2 - 어린 래트에서 11가 폐렴구균 PS-PD 컨쥬게이트 백신의 면역원성에 대한 진보된 애쥬번트의 효과에 대한 연구
어린 래트를 각각의 다당류 0.1 ㎍의 투여량으로 11가 폐렴구균 PS-PD 컨쥬게이트 백신을 사용하여, 하기 애쥬번트 제형: 사용안함, AlPO4, 3D-MPL, AlPO4상의 3D-MPL을 사용하여 면역화시켰다.
3D-MPL만을 가진 제형은 통계적으로(그리고 놀랍게도) 11종 항원 중의 5종에 대해 그 밖의 제형보다 더욱 면역원성(가장 큰 것은 GMC IgG)이었다. 이것은 3D-MPL의 높고 낮은 농도 둘 모두에서 유효하였다.
옵소닌식세포작용는 GMC 결과에 의해 확인되었다.
재료 및 방법
면역화 프로토콜
어린 OFA 래트를 상이한 모(母)에 대해 무작위 선출하고 제 1 면역화시켰을 때 이들은 7일령이었다. 이후 이들을 14일 및 28일에 2회 추가 면역화시켰다. 56일(제 3 면역화한지 28일 후)에 채혈을 수행하였다. 모든 백신을 피하로 주입하였고, 백신 그룹당 10마리의 래트가 존재하였다.
래트를 단백질 D상에 컨쥬게이션된 하기 다당류 혈청형을 포함하는 11가 폐렴구균 컨쥬게이트 백신을 사용하여 면역화시켰다: 1, 3, 4, 5, 6B, 7F, 9V, 14, 18C, 19F, 23F.
제형
상이한 진보된 애쥬번트의 효과를 검사하기 위해, 컨쥬게이트의 투여량을 각 다당류 0.1 ㎍으로 일정하게 유지시키고, 애쥬번트 AlPO4 및 3D-MPL을 애쥬번트를 전혀 포함하지 않는 경우를 포함하여, 상이한 투여량 및 조합으로 제형화하였다. 참고를 위해 표 3에 숫자로 기재하였다.
AlPO4에 대한 흡착
농축되고 흡착된 1가물을 다음 방법에 따라 제조하였다. 50 ㎍ AlPO4(pH 5.1)을 5 ㎍ 컨쥬게이션된 다당류와 2시간 동안 혼합하였다. pH를 pH 5.1로 조정하고 혼합물을 추가 16시간 동안 정치시켰다. 1500mM NaCl을 첨가하여 염 농도를 150 mM로 만들었다. 5분 후에 5 mg/mL 2-페녹시에탄올을 첨가하였다. 추가 30분 후에 pH를 6.1로 조정하고 4℃에서 3일 이상 동안 정치시켰다.
희석물의 제조
3개의 희석물을 NaCl 150 mM/ 5mg/mL 페녹시에탄올중에서 제조하였다.
A: 1 mg/ml의 AlPO4
B: 각각 1000 및 250 ㎍/ml의 AlPO4상의 3D-MPL, 중량비 3D-MPL/AlPO4=5/20
C: 각각 1000 및 561 ㎍/ml의 AlPO4상의 3D-MPL, 중량비 3D-MPL/AlPO4=50/89
흡착된 11가의 제조
11개의 농축되고 흡착된 PS-PD 1가들을 정확한 비로 혼합하였다. AlPO4의 보충물을 희석물 A로서 첨가하였다. 필요할 때, 3D-MPL을 수용액(비흡착됨, 하기 방법 1 참조) 또는 희석물 B 또는 C(2 투여량으로 AlPO4상에 흡착된 3D-MPL, 하기 방법 2 참조)로서 첨가하였다.
방법 1
3D-MPL을 수성 현탁물로서 결합된 흡착된 컨쥬게이트에 첨가하였다. 실온에서 10분 동안 11가와 혼합하고 투여전까지 4℃에 보관하였다.
방법 2
3D-MPL을 결합된 흡착된 컨쥬게이트(희석물 B 및 C)에 첨가하기 전에 AlPO4상에 예비흡착시켰다. 희석물 1 ml을 제조하기 위해, 3D-MPL(250 또는 561 ㎍)의 수성 현탁물을 NaCl 150 mM pH 6.3중의 AlPO4 1 mg과 실온에서 5분 동안 혼합하였 다. 이 용액을 NaCl pH 6.1/페녹시중에 희석시키고 4℃에서 밤새 인큐베이션시켰다.
비흡착된 11가의 제조
11개 PS-PD 컨쥬게이트를 혼합하고 NaCl 150 mM pH 6.1, 페녹시중에 올바른 비로 희석하였다. 필요한 경우, 3D-MPL을 용액(비흡착됨)으로서 첨가하였다.
모든 주입을 위한 제형을 최초 투여하기 18일 전에 제조하였다.
ELISA
ELISA를 수행하여 사람 혈청내의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 캡슐 다당류에 대한 IgG 항체의 정량을 위한 ELISA 방법에 대한 WHO 워크샵으로부터 유래된 프로토콜을 사용하여 래트 IgG를 측정하였다. 필수적으로, 정제된 캡슐 다당류를 마이크로역가 플레이트상에서 직접 코팅시켰다. 혈청 샘플을 모든 폐렴구균에 대해 공통적인 세포벽 다당류(물질 C)와 함께 예비-인큐베이션시켰으며 이것은 문헌(참조: EP 72513 B1)에 따라 정제된 폐렴구균 다당류중에 약 0.5%로 존재한다. 잭슨 이뮤노레보래토리스 인코포레이티드(Jackson ImmunoLaboratories Inc.) 시약을 사용하여 결합된 뮤린 IgG를 검출하였다. 기호논리학적 로그 방정식에 의해 모델링된 내부 표준(모노클로날 항체)에 대해 역가 곡선을 참조하였다. 계산을 소프트맥스 프로(SoftMax Pro) 소프트웨어를 사용하여 수행하였다. 이러한 결과상의 최대 절대 오차는 2의 인수내에 있을 것으로 예상되었다. 상대 오차는 30% 미만이었다.
옵소닌식세포작용
옵소닌 역가를 정제된 사람 PMN 및 어린 토끼 보체를 사용하는 CDC 프로토콜(분화된 HL60 세포를 사용하는 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 옵소닌식세포작용, 버전 1.1)을 사용하여 혈청형 3, 6B, 7F, 14, 19F 및 23F에 대해 결정하였다. 변형은 한 집단내의 폐렴구균 균주의 용도를 포함하였고, 식균 HL60 세포를 정제된 사람 호중구 PMN으로 대체시켰다(이들 식균 세포간에는 고도의 상호관련성이 존재함). 추가적으로, 3 mm 유리 비드를 마이크로역가 웰에 첨가하여 혼합을 증가시키고, 이는 400이 되도록 추천되는 식세포:세균 비를 감소시킨다.
결과
IgG 농도
모든 혈청형에 대해 결정된 기하학적인 평균 IgG 농도, 및 PD를 표 4 내지 표 10에 도시하였다. 혈청형 6B, 14, 19F 및 23F에 대해서, 4가 제형을 사용하여 수득된 이전의 결과를 비교를 위해 포함시켰다.
가장 높은 IgG 농도를 표 4 내지 표 10에 강조하였다. 3D-MPL 조성물 대 3D-MPL/AlPO4 조성물에 대한 통계적인 p 값을 표 11에 나타내었다. 애쥬번트 제형 숫자 4(높은 투여량 3D-MPL을 사용한 비흡착된 컨쥬케이트)는 11개 경우 중의 9개 경우에 대해 가장 높은 GMC를 제공하였다. 11개 중의 5개의 경우에서, 낮은 투여량의 MPL은 두번째로 가장 면역원성이었다. 추가적으로, 애쥬번트 첨가는 모든 혈청형에 대해 투여량을 변화시키는 것보다 더 높은 GMC를 제공하였으며(자료 제시하지 않음), 이것은 혈청형 4, 6B, 7F, 18C 및 23F에 대해 통계적으로 현저하였다(95% CI로부터 p<0.05).
옵소닌식세포작용
푸울링된 혈청상에서의 옵소닌식세포작용 결과를 표 4 내지 표 8에 혈청형 3, 6B, 7F, 14, 19F 및 23F에 대해 제시하였다. 대부분에 있어서, 이들 옵소닌 역가는 GMC IgG를 뒷받침한다. 실제로, IgG 농도와의 상호관련성은 혈청형 6B, 19F, 23F에 대해 85%를 초과하였다(자료 제시하지 않음). 혈청형 3에 있어서, 3D-MPL 그룹만이 한계점 이상의 옵소닌 활성을 유도시켰음에 주목하는 것이 중요하다.
결론
본 실험에서, 3D-MPL 단독의 사용이 가장 높은 IgG 농도를 유도시킬 것이라고 예상치 못했었다.
변형된 애쥬번트를 사용하여 수득된 최대 GMC IgG를 변형된 PS 투여량에 의해 수득된 최대 GMC와 비교하였고, 3D-MPL이 11개 중의 5개의 혈청형에서 현저하게 높은 반응을 유도시킬 수 있음이 밝혀졌다.
표 11은 3D-MPL 및 3D-MPL/AlPO4 조성물을 비교하는 경우(3D-MPL의 제형화 방법, 및 투여량을 비교함), 면역원성의 측면에서, 3D-MPL 플러스 AlPO4: PS 4, PS 6B, PS 18C, PS 19F 및 PS 23F보다는 3D-MPL만을 사용하여 제형화되는 경우, 다당류 컨쥬게이트 중 5종이 현저하게 향상되었음을 보여준다.
실시예 3 - 어른 래트에서 PS 4, PS 6B, PS 18C, PS 19F 및 PS 23F의 면역원성에 대한 조합의 효과에 대한 연구
어른 래트를 폐렴구균 다당류-단백질 D 컨쥬게이트 백신을 사용하여 개별적으로, 또는 다가의 조성물(4가, 5가, 7가 또는 10가)중에 조합하여 면역화시켰다. 10마리 래트로 구성된 군을 28일 간격으로 2회 면역화시키고, 시험 채혈을 28일 및 42일(제 2 투여 14일 후)에 수득하였다.
혈청을 폐렴구균 다당류에 대한 IgG 항체에 대해 ELISA에 의해 시험하였다. ELISA에 의해 측정된 바와 같이 모든 컨쥬게이트들은 특이적인 IgG 항체를 유도시켰다. 표 12는 제 2 투여 14일 후에 IgG 농도에 의해 측정된 바와 같이, 어른 래트에서 이들의 면역원성에 대한 1가 PS 6B, PS 18C, PS 19F 및 PS 23F 단백질 D 컨쥬게이트의 효과를 보여준다.
통계적 분석을 모든 샘플에 대해 수행하여 조합물상에서 항체 농도의 차이가 현저한 지를 결정하였다. 1가 백신중의 임의의 혈청형 PS 6B, PS 18C, PS 19F 및 PS 23F 단백질 D 컨쥬게이트의 조합은 이들의 면역원성을 현저하게 변화시키지 않았다.
표 1
PS 스트렙토코쿠스 뉴모니애( Streptococcus pneumoniae )-단백질 D 컨쥬게이트의 특이적인 활성화/커플링/켄칭 조건
Figure 112001024026616-pct00003
표 2: 11가 폐렴구균 PS-PD 백신에 대한 상세설명(회분 코드의 첫번째 숫자는 혈청형을 가리킨다)
Figure 112001024026616-pct00004
표 3. 어린 래트에서 11가 폐렴구균 PS-PD와 함께 시험된 애쥬번트 제형의 요약표
Figure 112001024026616-pct00005
표 4. 상이한 애쥬번트를 사용하는 11가 PS-PD로 어린 래트를 제 3 면역화시킨지 28일 후에 혈청형 6B 기하학적 평균 IgG 농도, 혈청전환, 및 평균 옵소닌 역가(및 4가 면역화와의 비교)
Figure 112001024026616-pct00006
표 5. 상이한 애쥬번트를 사용하는 11가 PS-PD로 어린 래트를 제 3 면역화시킨지 28일 후에 혈청형 14 기하학적 평균 IgG 농도, 혈청전환, 및 평균 옵소닌 역 가(및 4가 면역화와의 비교)
Figure 112001024026616-pct00007
표 6. 상이한 애쥬번트를 사용하는 11가 PS-PD로 어린 래트를 제 3 면역화시킨지 28일 후에 혈청형 19F 기하학적 평균 IgG 농도, 혈청전환, 및 평균 옵소닌 역가(및 4가 면역화와의 비교)
Figure 112001024026616-pct00008
표 7. 상이한 애쥬번트를 사용하는 11가 PS-PD로 어린 래트를 제 3 면역화시킨지 28일 후에 혈청형 23F 기하학적 평균 IgG 농도, 혈청전환, 및 평균 옵소닌 역 가(및 4가 면역화와의 비교)
Figure 112001024026616-pct00009
표 8. 상이한 애쥬번트를 사용하는 11가 PS-PD로 어린 래트를 제 3 면역화시킨지 28일 후에 혈청형 3 및 7F 기하학적 평균 IgG 농도, 혈청전환, 및 평균 옵소닌 역가
Figure 112001024026616-pct00010
표 9. 상이한 애쥬번트를 사용하는 11가 PS-PD로 어린 래트를 제 3 면역화시 킨지 28일 후에 혈청형 1, 4 및 5 기하학적 평균 IgG 농도 및 혈청전환
Figure 112001024026616-pct00011
표 10. 상이한 애쥬번트를 사용하는 11가 PS-PD로 어린 래트를 제 3 면역화시킨지 28일 후에 혈청형 9V, 18C 및 PD 기하학적 평균 IgG 농도 및 혈청전환
Figure 112001024026616-pct00012
표 11. 3D-MPL 단독 대 3D-MPL/AlPO4와 함께 제형화되는 경우 특정 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트가 면역원성을 향상시키는 지에 대한 통계적 유의성(p 값). 0.01 미만의 p 값은 매우 유의한 것으로 생각된다. 방법 1 및 방법 2는 제형화 방법을 가리킨다.
Figure 112001024026616-pct00013
표 12: 1.0 ㎍ 다당류-단백질 D 컨쥬게이트 단독 또는 4가, 5가, 7가 또는 10가 백신과 조합하여 어른 래트를 면역화시킨 후에 제 2 투여 14일 후에 기하학적 평균 IgG 농도(㎍/mL). 이들 데이터는 5회의 개별적 실험으로부터 조합된 것이다.
Figure 112001024026616-pct00014
T: 4가(T)(PS 6B, 14, 19F, 23F), 5가(T 더하기 PS3), 7가(H)(T 더하기 PS 4, 9V 및 18C) 및 10가(H 더하기 PS 1, 5 및 7F) 조합 백신내에 조합됨. H: 7가(H)(T 더하기 PS 4, 9V 및 18C) 및 10가(H 더하기 PS 1, 5 및 7F) 조합 백신내에 조합됨.
실시예 4 - 마우스에서 폐렴구균성 폐 전이증식에 대한 PD-컨쥬게이션된 11가 다당류 백신의 보호 효과에 대한 폐렴구균용혈독소 및 3D-MPL의 첨가의 유익한 효과
면역학적 판독
폐렴구균용혈독소-특이적인 혈청 IgG의 ELISA 용량
Maxisorp Nunc 면역플레이트를 PBS중에 희석된 2 ㎍/ml 재조합 선천 폐렴구균용혈독소(PLY) 100 ㎕/웰을 사용하여 37℃에서 2시간 동안 코팅시켰다. 플레이트를 NaCl 0.9% 트윈-20 0.05% 완충액으로 3회 세척하였다. 그런 다음, 항-PLY 혈청 기준물의 연속적인 2배 희석물(PBS/트윈-20 0.05%, 웰당 100 ㎕)을 표준 곡선(670 ng/ml IgG에서 시작)에 따라 첨가하였고 혈청 샘플(1/10 희석으로 시작)을 교반하에 20℃에서 30분 동안 인큐베이션시켰다. 상기 기술한 대로 세척한 후에 PBS/트윈-20 0.05%에서 5000배로 희석된 퍼옥시다제-컨쥬게이션된 염소 항-마우스 IgG (잭슨)를 교반하에 20℃에서 30분 동안 인큐베이션 (100㎕/웰)시켰다. 세척한 후에, 플레이트를 표출 완충액(100 mM pH 4.5 시트레이트 완충액중의 OPDA 0.4 mg/ml 및 H2O2 0.05%) 100 ㎕/웰을 사용하여 실온에서 15분 동안 인큐베이션시켰다. 표출을 50 ㎕/웰 HCl 1N을 첨가함으로써 중단시켰다. 광학 밀도를 이맥스 이뮤노리더(Emax immunoreader)(Molecular Devices)를 사용함으로써 490 및 620 nm에서 읽었다. 항체 역가를 소프트맥스프로 소프트웨어를 사용하는 4 파라미터 수학적 방법에 의해 계산하였다.
용혈 억제
본 검정을 폐렴구균용혈독소(PLY) 용혈 활성을 억제하는 혈청 항체의 능력을 측정하기 위해 수행하였다. 콜레스테롤(PLY와 상호작용하기 쉬운)을 제거하기 위해, 혈청 샘플을 다음과 같이 2회 처리하였다: 이들을 1 당량 부피의 클로로포름과 혼합시키고 나서 교반하에서 45분 동안 인큐베이션시켰다. 1000 rpm에서 10분 동안 원심분리시킨 후에 상층액을 수집하였다. 클레스테롤-제거된 혈청을 96 웰 마이크로플레이트(Nunc)에서 희석(1 mM 디티오트레이톨, 0.01% BSA, 15 mM 트리스, 150 mM NaCl, pH 7.5중에 연속 2배 희석)시켰다. PLY 4 HU(용혈 단위)를 포함하는 용액 50 ㎕를 각 웰에 첨가하고 37℃에서 15분 동안 인큐베이션시켰다. 그런 다음, 양 적혈구(1% 용액) 100 ㎕를 37℃에서 30분 동안 첨가하였다. 1000 rpm에서 10분 동안 원심분리시킨 후에, 상층액(150 ㎕)을 수집하고 405 nm에서의 광학 밀도 판독을 위한 또 다른 96-웰 마이크로플레이트에 첨가하였다. 결과를 중심점 희석 역가로서 표시하였다.
폐렴구균용혈독소 화학적 무독화
재조합 선천 폐렴구균용혈독소(PLY)를 포스페이트 50 mM NaCl 500 mM pH 7.6 완충액에 대해 투석시켰다. 하기 모든 단계를 일시적인 교반하에 39.5℃에서 수행하였다. 제 1일에, 트윈-80 10%(1/250 v/v), N-아세틸 트립토판 57.4 mM pH 7.6(3/100 v/v), 포스페이트 완충액중의 글리신 2.2 M(1/100 v/v) 및 포스페이트 완충액중의 포름알데히드 10%(3/100 v/v)을 PLY 용액내에 첨가하였다. 제 2일 및 제 3일에, 포름알데히드 10%를 각각 3/100 및 2/100 v/v 비로 첨가하였다. 39.5℃에서의 인큐베이션을 일시적인 교반하에서 제 7일까지 지속시켰다. 최종적으로, PLY를 포스페이트 50 mM NaCl 500 mM pH 7.6 완충액에 대해 투석시켰다. PLY의 완전한 불활성화를 용혈 검정에서 증명하였다.
OF1 마우스에서의 폐렴구균 비내적 시험투여
7주령 OF1 암컷 마우스를 마우스-적응된 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 혈청형 6B 5.105 CFU를 사용하여 마취하에서 비내적으로 접종하였다. 시험투여한지 6시간 후에 폐를 제거하고 토드 휴이스 브로쓰(Todd Hewith Broth)(THB, Gibco) 배지중에서 균질화시켰다(Ultramax, 24000 rpm, 4℃). 폐 균질물의 연속 10배 희석물을 효모 추출물이 보충된 THB 아가를 함유하는 페트리 디시상에 37℃에서 밤새 플레이팅하였다. 폐렴구균성 폐 감염을 CFU/마우스의 수로서 결정하고, 로그 칭량된-평균으로서 표시하였다. 검출 한계는 2.14 log CFU/마우스였다.
실시예 4A 항-폐렴구균용혈독소 면역 반응에 대한 3D-MPL 애쥬번트 효과
본 실시예에서는, 본 발명자들은 선천 재조합 폐렴구균용혈독소(PLY, 제이. 파톤(J. Paton, Children's Hospital, North Adelaide, Australia)에 의해 제공됨)에 대한 면역 반응에 대한 3D-MPL 애쥬번트 첨가의 영향 및 이의 화학적으로 무독화된 대조물(DPLY)을 평가하였다. 화학적 무독화는 하기와 같이 수행되었다.
10마리의 6주령 Balb/c 마우스의 그룹을 A: AlPO4 100 ㎍; 또는 B: AlPO4 100 ㎍ + 5 ㎍ 3D-MPL(리비 이뮤노켐(Ribi Immunochem)에 의해 공급되는 3 데-O-아실화된 모노포스포릴 지질 A)중에 포함된 PLY 또는 DPLY 1 ㎍을 사용하여 제 0일, 14일 및 21일에 근육내로 면역화시켰다. 도 1a 및 도 1b는 제 3 투여 이후 혈청에서 측정된 ELISA IgG 및 용혈 억제 역가(HLI)를 보여준다.
어떤 항원이든, 우수한 면역 반응이 3D-MPL 보충된 제형으로 백신접종된 동물에서 유도되었다. 흥미롭게도, DPLY는 AlPO4 + 3D-MPL을 사용하여 투여되는 경우 PLY만큼 면역원성이었지만, AlPO4 제형의 경우에는 약한 면역원이었다. 이것은 무독화된 폐렴구균용혈독소에 대한 항체 반응을 향상시키는 3D-MPL의 장점적인 능력을 보여주었다.
폐렴구균용혈독소를 함유하는 조성물에서, 돌연변이적으로 무독화된 폐렴구균용혈독소보다는 화학적으로 무독화된 폐렴구균용혈독소를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 현재까지 수득된 무독화된 돌연변이체가 여전히 잔여 독소 활성을 가지고 있으며 - 화학적으로 무독화된 폐렴구균용혈독소는 그렇지 않기 때문이다. 그러므로 고찰된 본 발명의 또 다른 측면은, 일반적으로, 백신중에 사용하기 위해 화학적으로 무독화된 폐렴구균용혈독소(또는 폐렴구균용혈독소 돌연변이체)를 포함하는 조성물이 Th1 애쥬번트, 바람직하게는 3D-MPL가 애쥬번트로 첨가되어야 한다는 것이다. 이러한 조성물은 본 발명에 의해 제공된다. 또한 상기 조성물에 Th1 애쥬번트(바람직하게는 3D-MPL)를 첨가하는 단계를 포함하여 면역원성 조성물내에 화학적으로 무독화된 폐렴구균용혈독소의 면역 반응을 증가시키는 방법을 고찰하였다.
실시예 4B 혈청형 6B를 사용하여 비내로 시험투여된 OF1 마우스에서 폐렴구균성 폐 전이증식에 대한 PD-컨쥬게이션된 11가 다당류 백신의 보호 효과에 대한 폐렴구균용혈독소의 약독화된 돌연변이 및 3D-MPL 애쥬번트의 첨가의 유익한 효과.
본 실시예에서, 본 발명자들은 고전적인 AlPO4-흡착된 11가 다당류-단백질 D 컨쥬게이트 제형에 비해 11가 다당류-단백질 D 컨쥬게이트, 약독화된 돌연변이 폐 렴구균용혈독소 항원(PdB, WO 90/06951) 및 AlPO4 + 3D-MPL 애쥬번트를 포함하는 백신의 예방적 효능을 평가하였다.
12마리의 암컷 4주령 OF1 마우스의 그룹을 A: 50 ㎍ AlPO4; B: 0.1 ㎍ PS/PD-컨쥬게이션된 11가 다당류 백신의 혈청형 + 50 ㎍ AlPO4; 또는 C: 0.1 ㎍ PS/PD-컨쥬게이션된 11가 다당류 백신의 PS/혈청형 + 10 ㎍ PdB(제이. 파톤(J. Paton)(Children's Hospital, North Adelaide, Australia)에 의해 제공됨) + 50 ㎍ AlPO4 + 5 ㎍ 3D-MPL(리비 이뮤노켐에 의해 공급됨)를 포함하는 제형을 사용하여 제 0일 및 14일에 피하적으로 면역화시켰다. 시험투여를 상기 기술한 바와 같이 제 21일에 수행하였다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 매우 현저한 보호(p<0.007)가 PdB로 보충되고 AlPO4 + MPL을 애쥬번트로 첨가한 11가 다당류 컨쥬게이트 백신에 의해 부여되었다(흑색 막대는 산술 평균을 나타낸다). 대조적으로, 11가 다당류 컨쥬게이트/AlPO4 제형을 사용하여 면역화된 동물에서는 어떠한 현저한 보호도 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 폐렴구균용혈독소 항원(약독화되었을지라도) 및 3D-MPL 애쥬번트의 첨가가 폐렴에 대한 11가 다당류 컨쥬게이트 백신의 효과를 향상시켰음을 증명하였다.
실시예 4C, 실시예 4B에서 제시된 보호의 면역 상관성
약독화된 돌연변이체 폐렴구균용혈독소(PdB) 및 3D-MPL이 보충된 11가 다당 류 컨쥬게이트 백신에 의해 실시예 4B에서 부여된 보호의 면역 상관성을 확립하기 위해, 다당류 6B 및 PdB에 대한 예비-시험투여 혈청학적 항체 반응을 상기 기술한 바와 같이 측정하였다.
그런 다음 항체 역가를 시험투여한지 6시간 후에 수집된 상응하는 동물의 폐에서 측정된 세균 콜로니 수와 비교하였다. R2를 Log/Log 회귀선상에서 계산하였다.
계산된 R2는 항-PdD 및 항-6B 항체 반응에 대해 각각 0.18 및 0.02과 동일하였다. 이것은 체액성 면역 반응과 양 항원에 대한 보호사이에 상관성의 부재를 보여주었다. 항-6B 항체 역가는 11가 컨쥬게이트 백신(GMT = 0.318 ng/ml) 또는 PdD 및 3D-MPL이 보충된 동일한 백신(GMT = 0.458 ng/ml)을 사용하여 면역화된 그룹에서 현저하게 차이나지 않았다. 그러므로, 제형 C를 사용하여 제시된 보호 향상은 다당류 6B에 대한 높은 항체 반응에만 기인하는 것이 아니었다.
종합하면, 상기 결과는 보호가 체액성 면역 반응 단독에 의해 매개되지 않았으며, 오히려 3D-MPL의 존재하에 PdB 항원에 의해 유도된 세포-매개된 면역에 의해 매개되었음을 시사한다. 이것은 폐렴구균 다당류 컨쥬게이트 백신에서 단백질 항원(들) 및 강력한 애쥬번트(들)의 첨가가 최적의 보호를 위한 면역계의 양 아암을 협동시키기 위한 것임을 추가적으로 지지한다.
실시예 5 - 폐렴구균용혈독소를 사용하여 능동적으로 면역화된 마우스 및 폐렴구균 PS에 대한 항체를 사용하여 수동적으로 면역화된 마우스에서의 면역계의 양 아암의 협동
실시예 5A - 폐렴에 대해 보호하는 수동적으로 투여된 항-6B-다당류(항-PS) 항체의 농도의 확인
방법
백신 그룹: 16마리 마우스로 구성된 4개 그룹을 -1일에 하기 상술된 그룹에 따라 희석하지 않은 래트 항-다당류 항혈청 100 ㎕를 사용하여 수동적으로 면역화(i.p.)시켰다.(전체 64마리 마우스)
그룹 특이성 항혈청내 IgG 농도
G1 α-PS-6B 5 ㎍/ml.
G2 α-PS-6B 2 ㎍/ml.
G3 α-PS-6B 0.75 ㎍/ml.
G4 대조 0 ㎍/ml.
동물: 찰스 리버(Charles River)(Canada)로부터의 64마리 수컷 CD-1 마우스, 약 35g으로 칭량됨(약 10주령).
마취: 마우스를 이소플루란(3%)과 O2(1 L/min)를 사용하여 마취시켰다.
생물체: 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) N1387(혈청형 6)을 5% 말 혈액이 보충된 트립티카제 소이 아가 플레이트(TSA)로부터 수집하고 PBS 6ml중에 현탁시켰다. 주입하기 직전에, 1 ml 세균 현탁물을 냉각된 용융된 영양 아가(BBL) 9 ml로 희석하고 41℃에 보관하였다. 마우스에 약 6.0 log10 cfu/마우스를 50 ul 부피로 접종하였다.
감염: 0일에 마우스를 상기 기술한 바와 같이 마취시키고 비외과적 기관내 삽관을 통한 기관지내 점적주입에 의해 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) N1387(50 ㎕ 냉각된 세균 현탁물)을 사용하여 감염시켰다. 이 방법은 우드넛(Woodnut) 및 베리(Berry)에 의해 기술되었다[참조: Antimicrob. Ag. Chemotherap. 43: 29(1999)].
샘플: 감염시킨지 3일 후에, 8마리 마우스/그룹을 과량의 CO2에 의해 희생시키고 폐를 절개하여 1 ml PBS중에서 균질화시켰다. 10배 연속 희석물을 PBS중에서 제조하여 살아있는 세균 수를 계수하였다. 샘플을 5% 말 혈액이 보충된 TSA 플레이트상에 삼중으로 접종(20 ㎕)하고 평가하기 전에 37℃에서 밤새 인큐베이션시켰다. 마우스의 추가 세트를 7일에 희생시키고 상기와 같이 샘플링하였다.
결과:
래트 혈청내 IgG 농도 (ug/ml) 감염시킨 후 해당일에 세균수(log10 cfu/폐)
3 8
5 6.7±0.7(1/7) 7.2±0.7(5/8)
2 6.5±0.7(1/7) 6.9±1.8(4/7)
0.75 7.7±0.5(5/8) 4.8±1.4(2/8)
0 6.7±1.5(3/6) 6.3±1.5(3/9)
괄호안의 숫자는 샘플링 시간 이전에 사망한 동물의 수이다.
결론: 일반적으로, 임의의 처리 그룹으로부터 단리된 세균수에서 현저한 차이는 없었다. 이것은 5 ㎍/ml 이하의 농도에서 항-다당류에 의해 영향을 받은 어떠한 보호도 측정될 수 없었음을 가리킨다.
이것은 일부 사람을 대상으로 한 임상적 시도에서 관찰된 것과 유사하다. 즉, 항-다당류 바디는 일부 개체에서 폐렴구균성 폐렴에 대해 보호하기에 불충분하다.
실시예 5B - 애쥬번트가 첨가되거나 첨가되지 않은 Ply(폐렴구균용혈독소)의 능동적 투여에 의해 영향을 받은 폐렴으로부터의 보호, 및 하위-최적의 항-PS 항체를 사용한 상승작용의 결정
방법
동물: 찰스 리버(St. Constant, Quebec, Canada)로부터의 128마리 수컷 CD-1 마우스(면역화 당시 6주령, 감염 당시 10주령). 동물은 6주령에서 약 20 gm으로 칭량되었고 10주령에서 38g이었다.
면역화: 16마리로 구성된 6개 그룹을 -22일 및 -14일에 하기 상술하는 백신 100 ul을 사용하여 피하 주입에 의해 면역화시켰다(전체 128마리 마우스). PdB(참조: WO 90/06951)를 제임스 파톤(James Paton)(Australia) 박사의 호의로 입수하였다. 3D-MPL을 리비/코리사(Ribi/Corixa)로부터 입수하였다.
-1일에, 특정 그룹(하기 표 참조)을 마우스 항-다당류 항체 4.26 ㎍/ml(5 ㎍/ml 4 ml + 2 ㎍/ml 1.3 ml) 농도를 사용하여 수동적으로 면역화(i.p. 100 ㎕)시켰다.
그룹 능동적 주입 부피 백신 제공일 -22, -14(투여량 ㎍) 수동적 주입 부피 수동적 IgG(-1일)
1-1 100 ㎕ s.c. PdB/AlPO4(10/50) 없음
1-2 100 ㎕ s.c. PdB/MPL/AlPO4(10/5/50) 없음
1-3 100 ㎕ s.c. PdB/AlPO4(10/50) 100 ㎕ i.p. α-PS
1-4 100 ㎕ s.c. PdB/MPL/AlPO4(10/5/50) 100 ㎕ i.p. α-PS
1-5 100 ㎕ s.c. MPL/AlPO4(5/50) 100 ㎕ i.p. α-PS
1-6 100 ㎕ s.c. MPL/AlPO4(5/50) 없음
감염: 0일에, 마우스를 마취시켰다(3% 이소플루란과 1 L/min O2). 세균 접종물을 5% 말 혈액이 보충된 트립티카제 소이 아가 플레이트(TSA)로부터 성장한 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) N1387(혈청형 6)을 수집하고 PBS 6 ml중에 현탁시킴으로써 제조하였다. 10배 희석물(1 ml 더하기 9 ml)을 감염 직전에 냉각시킨 용융된 영양 아가중에 제조하였다(41℃에서 보관). 마우스를 기관내 삽관을 통한 기관지내 점적주입에 의해 감염시켰는데 약 6.0 log10 cfu/마우스를 50 ㎕ 부피로 접종하였다. 이 방법은 우드넛과 베리에 의해 기술되었다[참조: Antimicrob. Ag. Chemotherap. 43: 29 (1999)].
샘플: 감염시킨지 72시간 후에, 8마리 마우스/그룹을 과량의 CO2에 의해 희생시키고 폐를 절개하여 1 ml PBS중에서 균질화시켰다. 10배 연속 희석물을 PBS중에서 제조하여 살아있는 세균수를 계수하였다. 샘플을 5% 말 혈액이 보충된 TSA 플레이트상에 삼중으로 접종(20 ㎕)하고 평가전에 37℃에서 밤새 인큐베이션시켰다. 마우스의 추가 세트를 감염시킨지 8일 후에 희생시키고 상기와 같이 샘플링하였다.
데이터의 분석
처리의 비교를 위한 측정 결과치는 감염시킨지 3일 및 7일 후에 폐에서의 세균수였다. 결과를 표준 편차를 가진 그룹으로서 제시하였다. 통계적 분석을 스튜던트 t-시험을 사용하여 수행하였고 여기서 0.05미만의 P 값이 유의하게 생각되었다.
결과:
감염후 72시간
그룹 1-4로부터의 세균 계수는 그룹 1-3보다 현저하게 낮았다(p<0.05).
그룹 1-4로부터의 세균 계수는 그룹 1-5보다 현저하게 낮았다(p<0.05).
감염후 168시간
모든 그룹에서의 세균수는 3일에서 보다 8일에서 약 2 log 낮았으며, 이는 감염이 해소되고 있음을 시사한다.
그룹 1-2로부터의 세균 계수는 그룹 1-5보다 현저하게 낮았다(p<0.05).
그룹 3일 8일
Log CFU/폐 표준 편차 Log CFU/폐 표준 편차
1-1 6.93 0.61 5.23 1.28
1-2 6.59 1.25 4.08 1.34
1-3 7.09 0.8 5.32 1.26
1-4 6.09 1.43 4.46 2.32
1-5 7.19 0.89 5.42 1.05
1-6 6.68 1.14 5.01 1.48
상기 증명된 바와 같이, 항-다당류 항체 단독(그룹 1-5)은 폐에서 폐렴구균의 성장에 대한 보호를 제공하지 않는다. AlPO4가 애쥬번트로 첨가된 PdB는 보호를 부여하지 않았지만, 8일에 PdB가 3D-MPL과 조합되는 경우(그룹 1-2) 보호 경향을 띠었다.
3일에, 가장 현저하게 보호된 그룹인 그룹 1-4는 PdB, 3D-MPL 및 수동적으로 투여된 항-다당류 항체 세 가지 엘리먼트 모두를 가지고 있었다. 이러한 결론은 사망율에 의해 지지된다. 그룹 1-4는 그룹 1-5 및 1-3에서 5/10 사망한 것에 비해 2/8만 사망하였다.
결론:
본 실험이 수동적으로 면역화된 동물을 사용하여 수행되었기 때문에, 폐렴구균용혈독소 및 MPL을 사용하는 능동적 면역화의 상승 효과는 다당류 항원에 대한 항체의 레벨에서의 증가에 기인할 수 없다.
상기 동물이 폐렴구균 다당류에 대해 수동적으로만 면역화되었기 때문에, 8일까지 상기 항체의 레벨은 숙주로부터 급격히 소실될 것이다.
그렇다 하더라도, 폐렴구균성 폐렴에 대한 현저한 보호가 폐렴구균용혈독소와 3D-MPL을 사용하여 면역화된 그룹 및 특히 폐렴구균용혈독소, 3D-MPL 및 수동적으로 투여된 항-다당류 항체를 사용하여 면역화된 그룹에서 관찰될 수 있었으며, 이는 상기 조합의 상승작용을 가리킨다.
항-다당류 면역화가 능동적으로 수행되는 경우(바람직하게는 컨쥬게이션된 다당류를 사용하여), B-세포 기억의 효과, 및 항-PS 항체의 일정한 레벨이 면역 반응 협동에 기여했을 것이기 때문에, 상기 효과가 훨씬 더 주목되었을 것이다(예컨대, 다당류 및 단백질을 사용하여 능동적으로 면역화된 많은 동물들이 시험투여 이후 폐에 세균이 존재하지 않았음을 보여주는 도 1C를 참조하라).
실시예 6 - 생후 1년된 Balb/C 마우스에서의 3D-MPL이 애쥬번트로 첨가된 11가 폐렴구균-다당류 단백질 D 컨쥬게이트 백신의 면역원성
도입 및 목적(들) :
폐렴구균 감염에 대한 보호는 옵소닌식세포작용을 통해 혈청형 특이적 항체에 의해 매개된다. 항체 농도의 증가가 보호력을 크게 증가시킬 것으로 예상되며, 따라서 체액 반응을 증가시키는 방법을 찾아내기 위한 많은 연구가 시도되었다. 임상전 연구에서 백신을 컨쥬케이션시키는데 성공적으로 적용되었던 한가지 방법은 면역자극성 애쥬번트의 사용이다[참고문헌: Poolman et al., 1998, Carbohydrate-Based Bacterial Vaccines. In : Handbook of Experimental Pharmacology eds. P. Perlmann and H. Wigsell. Springer-Verlag, Heidelberg, D].
본 단락에서 제공된 결과는 모의 임상 실험으로 설계된 프로토콜에서의 임상 로트를 사용하는 최근의 실험 결과를 보여준다.
프로토콜 :
생후 1년된 balb/c 마우스를 폐렴구균-다당류 단백질 D 컨쥬게이트 백신 또는 23가의 단순 다당류 백신의 사람 용량의 1/10 으로 면역화시켰다. 사용된 백신은 1mcg 용량의 혈청형 6B 및 23F 및 5mcg의 나머지 혈청형의 11가 컨쥬케이션된 백신, 0.1mcg 용량의 11가 컨쥬게이션된 백신, 또는 0.1 mcg 용량의 11가 컨쥬게이션된 백신(5mcg 3D-MPL이 애쥬번트로 첨가된)에 각각 상응하는 임상 로트 DSP009, DSP013 또는 DSP014 이었다. 모든 11가 컨쥬게이션된 백신에는 50㎍의 AlPO4가 애쥬번트로 첨가되었다.
20마리로 구성된 마우스의 그룹을 근내로 면역화시켰다. 하기 표에 수록된 그룹들의 감염을 1일 및 21일에 수행하였다. 시험용 채혈을 35일(두번째 투여후 14일)에 수득하였다.
표 : 폐렴구균-다당류 단백질 D 컨쥬게이트 백신의 임상 로트로 면역화된 생후 1년된 Balb/c 마우스에 대한 면역 예정표
그룹 0일 백신 용량 1 21일 백신 용량 2 마우스의 개수
1 뉴모박스(Pneumovax)-23 2.5mcg 완충액 20
2a 11가 Pn-PD 0.1mcg 완충액 20
2b 11가 Pn-PD 0.1mcg 11가 Pn-PD 0.1mcg 20
3a 11가 Pn-PD + MPL 0.1mcg + 5mcg 완충액 20
3b 11가 Pn-PD + MPL 0.1mcg + 5mcg 11가 Pn-PD + MPL 0.1mcg + 5mcg 20
4a 11가 Pn-PD 1/0.5mcg 완충액 20
4b 11가 Pn-PD 1/0.5mcg 11가 Pn-PD 1/0.5mcg 20
대조군 완충액 완충액 20
CDC/WHO 컨센서스 프로토콜 후에, 즉, 세포벽 다당류를 지닌 혈청의 중화 후에 폐렴구균 다당류에 대한 IgG 항체에 대하여 ELISA에 의해 혈청을 시험하였다. ELISA를 측정하여 혈청형 특이적 IgG1 모노클로날 항체를 사용하여 항체 농도(mcg/ml)를 제공하였다.
UNISTAT 버전 5.0 베타를 사용하여 통계학적인 비교 분석을 수행하였다. 투키(Tukey)-HSD 방법에 의한 ANOVA를 로그 변환된 IgG 농도에서 수행하였다. 혈청 전환률의 페어와이즈(pairwise) 비교를 피셔 정확 검정을 사용하여 수행하였다.
결과 :
제 2 면역화 (투여 2)시킨 후 14일째에 유도된 GMC IgG 및 11개의 혈청형 및단백질 D에 대한 95% 신뢰 구간이 하기 표에 나타나 있다. 95% 신뢰 구간이 계산될 수 없는 경우에는 혈청전환율이 나타나 있다.
그룹 1은 동물에게서 일반적으로 IgM 만을 유도시키는 보통의 다당류에 의한 면역화의 효과를 보여준다. 대부분의 IgG 레벨은 검출 한계값 미만이지만; balb/c 마우스는 몇몇 폐렴구균 다당류, 특히 혈청형 3, 19F 및 14에 대해 IgG를 생성시킬 수 있었다.
컨쥬게이트 백신에 의한 면역화는 높은 혈청전환율을 지니면서 23F를 제외한 모든 혈청형에 대해 IgG 항체를 유도시켰다.
용량 의존성 반응 (그룹 4 대 그룹 2)은 혈청형 7F 및 19F에 대해서만 관찰되었지만, 이러한 관찰은 통계적으로 유의하지 않았다. 더 큰 반응이 혈청형 3, 6B, 7F 및 19F, 및 PD에 대해 2회 투여 (b 그룹 대 a 그룹) 후에 관찰되었는데, 이러한 관찰은 모든 3개의 제형과 관련하여 많은 경우에 통계적으로 유의하였다.
가장 흥미로운 것은 3D-MPL의 효과이다. 3D-MPL 제형화된 백신의 2회 투여 (그룹 3b)는 특이적 IgG의 최고 GMC를 유도시켰고, 이는 23F를 제외한 모든 혈청형에 대해 통계적으로 유의하였으며, 23F의 경우, 현저하게 높은 혈청 전환율 (p = 0.02 그룹 3b 대 2b, 피셔의 정확검정)을 지녔다.
표: 11가 PS-PD 컨쥬게이트 백신에 의한 제 2 면역화 후 14일째의 생후 1년된 Balb/c에서 선택된 폐렴구균 혈청형 및 단백질 D에 대한 기하 평균 [IgG] 및 95% 신뢰 구간
Figure 112001024026616-pct00015
* EU/㎖에 있어서; #은 혈청전환율로서, 네거티브 대조표준의 평균 보다 높은 2개의 표준 편차로서 규정된다.
그룹 정의에 대해서는 앞의 표를 참조하라.
결론:
여기에 제시된 데이터는 3D-MPL을 11가 폐렴구균-다당류 단백질 D 컨쥬게이트 백신에 첨가하면 노령의 balb/c 마우스의 면역 반응이 시험된 모든 혈청형에 대해 증가함을 입증해준다.
대부분의 경우, 백신의 2회 투여는 1회 투여 보다 높은 기하 평균 IgG 농도를 유도시켰다. 이것은 보통의 다당류 백신을 사용하는 경우에는 관찰되지 않으므로, 인간에 있어서도, 이는 T-세포 의존성 면역 반응 및 면역 기억의 유도의 표시로서 간주된다.
이러한 데이터는 Th1 애쥬번트 (바람직하게는 3D-MPL)가 애쥬번트로 첨가된 컨쥬게이션된 폐렴구균 다당류를 사용하는 백신 투여 계획을 지지해주며, 애쥬번트 첨가된 백신의 2회 이상의 투여는 바람직하게는 1 내지 12주 간격으로, 가장 바람직하게는 3주 간격으로 투여된다. 이러한 투여 계획은 본 발명의 또 다른 일면으로 간주된다.
실험에 사용된 마우스는 PS 23 (보통 형태 또는 컨쥬게이션된 형태)에 대해 비반응성이었다. 흥미롭게도, 다당류에 대한 항체 레벨이 사용된 백신 조성물과 무관하게 낮게 유지되었지만, 3D-MPL이 애쥬번트로서 사용되는 경우 다수의 더 많은 마우스가 PS 23에 대해 반응하였다 (혈청전환이 현저하게 높았음). 백신 중의 폐렴구균 다당류에 대한 비반응성을 완화시키기 위해 컨쥬게이션된 폐렴구균 다당류를 포함하는 백신 조성물에 Th1 애쥬번트, 특히 3D-MPL을 사용하는 것은 본 발명의 또 다른 일면이다. 상기 기술된 2회 투여 계획을 사용하여 상기 언급된 조성물로 비반응성을 완화시키는 방법은 또 다른 일면이다.
실시예 7- 수막염균 C 다당류 - 단백질 D 컨쥬게이트(PSC-PD)
A: 단백질 D의 발현
실시예 1과 같음.
B. 다당류 C의 제조
그룹 C 다당류의 공급원은 수막염균의 균주 C11이다. 이것을 고전적인 발효 기술(EP 72513)을 사용하여 발효시켰다. 컨쥬게이션 과정에서 사용된 건조 분말 다당류는 멘세박스(Mencevax)(SB Biologicals s.a.)와 동일하다.
C11 균주의 분취액을 해동하고 현탁액 0.1㎖를 효모 추출물 투석물(10% v/v)이 보충된 하나의 뮐러 힌톤(Mueller Hinton) 배지 페트리 디시상에 스트리킹하고 물 포화된 공기 인큐베이터에서 23 내지 25시간 동안 36℃에서 인큐베이션시켰다.
그런 다음 표면 성장물을 멸균된 발효 배지에서 재현탁시키고 효모 추출물 투석물(10% v/v)이 보충된 뮐러 힌톤 배지와 멸균 유리 비드를 함유하는 하나의 루스 병(Roux bottle)에 이 현탁액을 접종시켰다. 물 포화된 공기 인큐베이터에서 23 내지 25시간 동안 36℃에서의 루스 병을 인큐베이션시킨 후, 표면 성장물을 10㎖ 멸균 발효 배지에서 재현탁시키고, 이 현탁액 0.2 내지 0.3㎖를 12개의 다른 뮐러 힌톤 배지 루스 병에 접종시켰다.
물 포화된 공기 인큐베이터에서 23 내지 25시간 동안 36℃에서 인큐베이션 후, 표면 성장물을 10㎖ 멸균 발효 배지에 재현탁시켰다. 세균 현탁액을 원뿔형 플라스크에서 푸울링하였다.
그런 다음, 이 현탁액을 무균적으로 멸균 시린지를 사용하여 발효기내로 운반시켰다.
수막구균의 발효를 음압하의 청정실내에 들어있는 발효기에서 수행하였다. 발효는 일반적으로 약 1010 세균/㎖(즉, 초기 정지기)에 해당하는 10-12시간 후에 완성되고 pH 증가에 의해 검출되었다.
이 단계에서 원심분리 이전에 전체 브로쓰를 열 불활성화시켰다(56℃에서 12분). 불활성화 이전과 이후에, 브로쓰의 샘플을 취하고 뮐러 힌톤 배지 페트리 디시에 스트리킹하였다.
C: PS 정제
정제 과정은 완전한 발효 브로쓰 상에서 수행되는 다단계 공정이다. 정제의 제 1 단계에서, 불활성된 배양물을 원심분리에 의해 정화시키고 상층액을 회수하였다.
다당류 정제는 4차 암모늄염(브롬화 세틸트리메틸암모늄/CTAB, CETAVLON R)을 이용한 침전에 기초 한다. CTAB는 다당류, 핵산 및 이들의 pI에 의존하는 단백질과 같은 다중음이온(polyanion)과 함께 불용성 복합체를 형성한다. 이온 제어 조건에 따라서, 이 방법은 불순물(낮은 전기전도도) 또는 다당류(높은 전기전도도)를 침전시키기 위해 사용될 수 있다.
정화된 상층액에 포함된 다당류는 상이한 침전/정제 동안 불용성 불활성 물질의 형성을 방지하도록 매트릭스로서 규조토(CELITER 545)를 사용하여 침전된다.
수막염균 다당류 C에 대한 정제 계획:
단계 1: CELITER 545 상에 PSC-CTAB 복합체 고정 및 CTAB 0.05%로 세척하여 세포 찌꺼기, 핵산 및 단백질의 제거.
단계 2: EtOH 50%를 이용한 PS의 용리. 혼탁하고 불순물 및 LPS를 함유하는 제 1 분획을 제거시킨다. 후속하는 분획에서 PS의 존재를 응집 시험에 의해 입증하였다.
단계 3: CELITER 545 상에 PS-CTAB 복합체 재고정 및 CTAB 0.05% 세척에 의해 보다 작은 핵산 및 단백질의 제거.
단계 4: EtOH 50%를 이용한 PS의 용리. 제 1 혼탁한 분획을 제거시켰다. 후속하는 분획에서 PS의 존재를 응집 시험에 의해 입증하였다.
용리물을 여과시키고 미정제 다당류를 함유하는 여과물을 수집하였다. 에탄올을 최종 농도 80%까지 첨가시켜 다당류를 여과물로부터 침전시켰다. 그런 다음, 다당류를 흰색 분말로서 회수하였고, 진공 건조시켜, -20℃에 저장하였다.
D. CDAP 컨쥬게이션
PSC 및 PD의 컨쥬게이션
PSC와 PD의 컨쥬게이션에 있어서, CDAP 컨쥬게이션 기술은 전통적인 CNBr 활성화 및 스페이서를 통한 캐리어 단백질에의 커플링에 바람직하다. 다당류를 먼저 1-시아노-4-디메틸아미노피리디늄 테트라플루오로보레이트(CDAP)를 이용한 시아닐화에 의해 활성화시켰다. CDAP는 시아노기의 친전자성이 CNBr의 경우에 비해 증가하여 비교적 온건한 조건하에서 수행되어야 하는 시아닐화 반응을 가능케 하는 수용성 시아닐화 제제이다. 활성화 후에, 다당류는 여하한 스페이서 분자를 도입하지 않고 아미노기를 통해 캐리어 단백질에 바로 커플링될 수 있다. 반응하지 않은 에테르시아네이트기는 글리신과의 대규모 반응에 의해 켄칭되었다. 컨쥬게이트 백신의 제조에 관여하는 단계의 총수가 감소되었으며, 가장 중요한 효능있는 면역원성 스페이서 분자는 최종 생성물에 존재하지 않았다.
CDAP를 이용한 다당류의 활성화는 다당류 및 디메틸아미노피리딘(DMAP)중의 시아네이트기가 유리되는 것을 유도하였다. 시아네이트기는 후속 커플링 공정에서 단백질중의 NH2 기와 반응하며 카르바메이트로 전환되었다.
PSC 활성화 및 PSC-PD 커플링
활성화 및 커플링을 25℃에서 수행하였다.
PS 120mg을 WFI중에서 4시간 이상 동안 용해시켰다.
CDAP 용액(아세토니트릴중에 깨끗하게 제조된 100mg/ml)를 첨가하여 CDAP/PS(w/w)의 비가 0.75가 되게 하였다.
1분 30초후에, 트리에틸아민을 첨가하여 pH를 활성화 pH(pH 10)으로 증가시켰으며 PD 첨가까지 안정화시켰다.
3분 30초 후에, NaCl을 2M의 최종 농도까지 첨가하였다.
4분 후에, 정제된 PD를 첨가하여 PD/PS의 비가 1.5/1 이 되게 하였으며, pH를 바로 커플링 pH(pH 10)으로 조정하였다. 용액을 pH 조절하에 1시간 동안 방치하였다.
켄칭
2M 글리신 용액 6ml를 PS/PD/CDAP 혼합물에 첨가하였다. pH를 켄칭 pH(pH 8.8)로 조정하였다. 용액을 작업 온도에서 30분 동안 교반시킨 후, 2 내지 8℃에서 계속해서 천천히 교반시키면서 밤새 두었다.
PS-PD 정제
여과후에(5㎛), PS-PD 컨쥬게이트를 S400HR 세파크릴(Sephacryl) 겔상의 겔투과 크로마토그래피에 의해 냉각 반응기에서 정제시켜, 작은 분자(DMAP 포함) 및 컨쥬게이션되지 않은 PD를 제거하였다: 용리 - NaCl 150mM pH 6.5; 모니터링 - UV 280nm, pH 및 전도도.
반응 성분들의 상이한 분자 크기를 기준으로 하여, PS-PD 컨쥬게이트를 먼저 용리시킨 후, PD를 유리시키고 최종적으로 DMAP를 유리시켰다. DMAB(PS) 및 μBCA(단백질)에 의해 검출된 컨쥬게이트를 함유하는 분획을 푸울링시켰다. 푸울링된 분획을 멸균 여과하였다(0.2㎛).
E. PSC-PD 흡착된 컨쥬게이트 백신의 제형화
AlPO 4 의 세척
AlPO4 상의 PSC-PD 컨쥬게이트의 흡수를 최적화하기 위해서, AlPO4 를 세척하여 PO4 3- 농도를 감소시켰다.
- AlPO4 를 NaCl 150mM로 세척하고 원심분리시키고(4회);
- 그 후 펠렛을 NaCl 150mM중에 재현탁시킨 후, 여과하고(100㎛);
- 여과물을 열로 멸균시켰다.
이렇게 하여 세척된 AlPO4 를 WAP(washed autoclaved phosphate)라고 하였다.
제형화 과정
가공된 생성물의 최종 제형화 전에, PSC-PD 컨쥬게이트 벌크를 AlPO4 WAP상에 흡수시켰다. AlPO4 WAP를 실온에서 5분 동안 PSC-PD와 함께 교반시켰다. pH를 5.1로 조정하고, 혼합물을 실온에서 추가 18시간 동안 교반시켰다. NaCl 용액을 150mM 까지 첨가하고, 혼합물을 실온에서 5분 동안 교반시켰다. 2-페녹시에탄올을 5mg/ml까지 첨가하고, 혼합물을 실온에서 15분 동안 교반시킨 후, pH 6.1로 조정하였다.
최종 조성/투여량
- PSC-PD : 10㎍ PS
- AlPO4 WAP : 0.25mg Al3+
- NaCl : 150mM
- 2-페녹시에탄올 : 2.5mg
- 주입용 물 : 0.5ml가 되게 하는 양
- pH : 6.1
F: 임상전 정보
마우스에서의 다당류 컨쥬게이트의 면역원성
PSD-PD의 컨쥬게이트의 면역원성을 6주령 내지 8주령의 Balb/C 마우스에서 평가하였다. AlPO4에 (흡착되지않은) 컨쥬게이트 또는 흡착된 컨쥬케이트를 1가 백신으로서 주사하였다. 도입된 항-PSC 항체를 ELISA에 의해 측정하고, 작용성 항체를 살균성 테스트를 사용하여 분석하였다. 두 방법은 모두 CDC(Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, USA) 프로토콜을 기초로 한다. 투여량 및 애쥬번트(AlPO4) 효과에 대한 반응을 평가하기 위해 수행된 두개의 상이한 실험으로부터의 결과가 제시된다.
투여량 범위 실험
본 실험에서, PSC-PD를 Balb/C 마우스에서 2회(2주 간격) 주사하였다. AlPO4에 대해 제형화된 컨쥬게이트의 4가지 상이한 투여량을 사용하였다: 0.1; 0.5; 2.5; 및 9.6㎍/동물. 마우스(10/그룹)을 14일째(I 이후 14일), 28일째(II 이후 14일), 및 42일째(II 이후 28일)에 채혈하였다. ELISA에 의해 측정된 다당류 C 특이적 항체의 기하 평균 농도(GMC)는 기준물로서 정제된 IgG를 사용하여 ㎍ IgG/ml로 표현하였다. 살균성 항체는 푸울링된 혈청 상에서 측정되며, 역가는 토끼 새끼 보체의 존재하에서 수막염균 C11 균주를 사용하여 박테리아의 50%를 사멸시킬 수 있는 희석의 역수로서 표시된다.
얻어진 투여량 반응은 2.5㎍ 투여량부터는 평평하게 나타난다. 이러한 결과는 I 이후 14일과 II 이후 14일사이에 우수한 추가접종 반응이 존재함을 시사하는 것이다. II 이후 28일에서의 항체 수준은 II 이후 14일에서의 수준과 최소한 동등하다. 살균성 항체 억제는 ELISA 농도와 일치하며, PSC-PD 컨쥬게이트의 면역원성을 확인시켜 준다.
애쥬번트의 효과
본 실험에서, AlPO4에 대해 제형된 PSC-PD의 어느 한 로트를 평가하고, 순수한(애쥬번트 처리되지 않은) 컨쥬게이트를 비교를 위해 주사하였다. 10 마리 마우스/그룹을 피하 경로에 의해 2㎍의 컨쥬게이트를 사용하여 2주 간격으로 2회 주사하였다. 마우스를 14일째(I 이후 14일), 28일째(II 이후 14일), 및 42일째(II 이후 28일)에 채혈하고, ELISA 및 작용성 항체 역가를 측정하였다(살균성 테트스에 대해서는 II 이후 14일 및 II 이후 28일에만). AlPO4 제형은 애쥬번트 처리되지 않은 제형과 비교하여 항체 역가를 10배까지 높게 유도하였다.
결론
하기 일반적인 결론은 상기 기재된 실험의 결과로부터 이루어질 수 있다:
- PSC-PD 컨쥬게이트는, 컨쥬게이션되는 경우에 PSC가 T 세포 의존 항원이 되는 것을 입증하는 기왕성 반응을 유도한다.
- ELISA에 의해 측정된 항-PSC 항체 농도는 살균성 항체 역가와 상호관련되며, 이는 PSC-PD 컨쥬게이트에 의해 유도된 항체가 수막염균 혈청형 C에 대해 작용성임을 나타낸다.
- AlPO4상에 흡착된 약 2.5㎍의 컨쥬게이트는 마우스에서 최적의 항체 반응을 이끌어내는 것으로 보인다.
- CDAP 화학반응은 면역원성 PSC-PD 컨쥬게이트를 제조하기 위한 적합한 방법인 것으로 보인다.
실시예 8 - 수막염균 혈청형 A - PD 컨쥬게이트로부터의 다당류의 제조
다당류 A(PSA)의 건조 분말을 최종 농도가 8mg/ml가 되도록 NaCl 0.2M 용액에 1시간 동안 용해시켰다. 이후, HCl 또는 NaOH중 어느 하나를 사용하여 pH를 6으로 고정하고, 용액을 25℃로 온도 조절하였다. 0.75mg CDAP/mg PSA(100mg/ml 아세토니트릴에 대해 제조)를 PSA 용액에 첨가하였다. pH 조절없이 1.5분 후에, NaOH 0.2M을 첨가하여 pH가 10이 되었다. 2.5분 후에, 단백질 D(5mg/ml로 농축된)를 PD/PSA 약 1의 비에 따라 첨가하였다. 1시간의 커플링 반응 동안에 pH를 10으로 유지하였다. 이후, 10mg 글리세린(2M pH 9.0)/mg PSA를 첨가하고, 30분 동안 25℃에서 pH를 9.0으로 조절하였다. 이후, 혼합물을 밤새 4℃에서 보존 시킨 후 배제 칼럼 크로마토그래피(Sephacryl S400HR from Pharmacia)에 의해 정제하였다. 컨쥬게이트가 먼리 용리되고, 미반응 PD 및 부산물(DMAP, 글리신, 염)이 이후에 용리되었다. 컨쥬게이트를 수집하고, 사르토포어 (Sartopore) 막(Sartorius로부터) 상에서 0.2㎛ 여과에 의해 살균하였다.
실시예 9- 실시예 7 및 8의 생성물의 시험관내 특성확인
주요 특성을 하기 표에 요약했다:
번호 컨쥬게이션 설명 단백질 및 PS 함량 (㎍/㎖) PS/단백질 비율 (W/W) 유리 단백질 (%) 유리 PS (%)
1 PS C - PD pH 조절을 위한 NaOH PD : 210 PS : 308 1/0.68 <2 8-9
2 PS C - PD pH 조절을 위한 TEA PD : 230 PS : 351 1/0.65 <2 5-6
3 PS A - PD pH 조절을 위한 NaOH PD : 159 PS : 149 1/1.07 5 5-9
생체내 결과
컨쥬게이션의 면역원성을 시험하기 위한 동물 모델로서 Balb/C 마우스를 사용했다. 컨쥬게이트를 AlPO4 또는 Al(OH)3 (Al3+ 500 ㎍ 상에 PS 10 ㎍) 상에 흡착시키거나 흡착시키지 않았다. 마우스에 하기와 같이 주입했다: 2주 간격으로 2회 주입 (2 ㎍ PS/주입).
이들 결과로부터, 본 발명자들은 유리 PS가 면역 반응에 커다란 영향을 미치는 것으로 일차 결론지었다. 보다 더 나은 결과를, 10% 미만의 유리 PS를 사용하여 수득하였다. 이와 같이, CDAP 공정에 대한 상기 개선점은 본 발명의 추가적인 일면이다.
제형이 또한 중요하다. 이러한 모델에서 AlPO4가 가장 적합한 애쥬번트인 것으로 보인다. 컨쥬게이트는 다당류를 단독으로 주입한 경우에 관찰되지 않는 상승효과를 유도했다.
결론
수막염균 A 및 C의 컨쥬게이트를 최종 PS/단백질 비율이 각각 1 및 0.6 - 0.7 (w/w)이 되도록 수득했다. 유리 PS 및 유리 캐리어 단백질은 각각 10% 및 15% 미만이었다. 다당류의 회수율은 70% 초과였다. 이와 같이, PSA 및 PSC의 컨쥬게이트가 상기 개선된 (최적화된) CDAP 공정 (캐리어 단백질과 무관하나 단백질 D가 바람직하다)에 의해 수득될 수 있음은 본 발명의 추가적인 일면이다.
실시예 10 - 헤모플루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae) b - PD 컨쥬게이트로부터의 다당류의 제조
H. 인플루엔자 b는 2살 이하 유아에서 수막염의 주요한 원인중의 하나이다. 파상풍 유독소상의 컨쥬게이트로서 H. 인플루엔자 (PRP)의 캡슐 다당류는 공지이다 (제이. 로빈슨에 의해 개발된 화학적 방법에 의해 컨쥬게이션된다). CDAP는 개선된 화학적 방법이다. 하기는 PRP를 바람직하게는 PD에 컨쥬게이션시키기 위해 발견된 최적의 CDAP 조건에 대한 것이다.
컨쥬게이션의 반응에 영향을 주는 변수는 하기와 같다:
ㆍ 다당류의 초기 농도 (이는 유리 다당류의 최종 수준 및 무균 여과 단계상에 2중의 영향을 미칠 수 있다).
ㆍ 캐리어 단백질의 초기 농도.
ㆍ 다당류 대 단백질의 초기 비 (이는 또한 유리 다당류의 최종 수준 및 무균 여과 단계상에 2중의 영향을 미칠 수 있다).
ㆍ 사용된 CDAP의 양 (일반적으로 과량).
ㆍ 반응 온도 (이는 다당류의 분해, 반응의 역학 및 반응기의 분해에 영향을 미칠 수 있다).
ㆍ 활성화 및 커플링 pH.
ㆍ 켄칭 pH (잔류 DMAP의 수준에 영향을 준다).
ㆍ 활성화, 결합 및 켄칭 시간.
본 발명자들은 최종 생성물의 품질을 최적화하기 위한 3가지 가장 중요한 파라미터가 다당류/단백질의 초기 비; 다당류의 초기 농도; 및 커플링 pH임을 발견하였다.
따라서, 3개 축으로서 상기 3가지 조건을 사용하여 반응 큐브(reaction cube)를 설계하였다. 이들 축에 대한 중심점(및 실험값 범위)은 PS/단백질 비 = 1/1(±0.3/1); [PS] = 5mg/ml(±2mg/ml); 및 커플링 pH = 8.0(±1.0pH 단위)이었다.
보다 덜 중요한 파라미터들은 다음으로 설정하였다: 다당류 30mg 사용; 온도 25℃; [CDAP]=0.75mg/mg PS; 0.2M NaOH로 pH 적정; 활성화 pH = 9.5; 활성화 온도 = 1.5분; 커플링 온도 = 1시간; [단백질] = 10mg/ml; 켄칭 pH =9.0; 켄칭 온도 = 1시간; 용매중 PS 용해 온도 2M NaCl중 1시간; 세파크릴 S-400HR상에서 NaCl 150mM로 12cm/시간에서 용리하여 정제; 및 사르톨랩(SARTOLAB) P20으로 5ml/분으로 멸균 여과.
상기 반응 큐브내에서 생성물 제조시 최적화된 조건을 설정하기 위하여 조사한 데이터는 공정 데이터 - 여과후 최대 수율, 단백질의 최대 혼입 수준; 및 생성물 데이터의 질 - PS/단백질 최종 비, 유리 PS 수준, 유리 단백질 수준, 잔류 DAMP(CDAP의 분해 생성물)의 최소 수준이었다.
여과후 생산
여과후의 생산에 영향을 미치는 인자는 초기 [PS] 및 커플링 pH 및 PS/단백 질 초기 비 사이의 상호작용이다. 낮은 [PS]에서는 후자의 두 인자간의 상호작용은 거의 없고, 항상 양호한 여과성이 얻어진다(모든 생성물에 대해 약 95%). 그러나, 고농도에서는, pH 및 초기 비가 증가하는 경우 여과성이 감소한다(높은 [PS], 최저 비, 최저 pH = 99% 여과; 높은 [PS], 최고의 비 및 pH = 19% 여과).
단백질 혼입 수준
초기 비에 대한 PS/단백질 최종 비의 비율은 커플링 효율성의 척도이다. 높은 [PS]에서, pH가 비들의 비율에 효과를 나타내지 않는다. 그러나, 초기 비는 효과를 나타낸다(낮은 초기 비에서 1.75, 높은 초기 비에서 1.26). 낮은 [PS]에서, 비들의 비율은 대개 더 낮으나, pH는 보다 큰 효과를 가진다(낮은 pH, 낮은 비 = 0.96; 낮은 pH, 높은 비 = 0.8; 높은 pH, 낮은 비 = 1.4; 및 높은 pH, 높은 비 = 0.92).
PS/단백질 최종 비
최종 비는 초기 비와 [PS]에 의존한다. 가장 큰 최종 비는 높은 초기 비 및 높은 [PS]의 조합시 얻어진다. 최종 비에 대한 pH의 효과는 약한 [PS] 만큼 현저하지는 않다.
유리 단백질 D의 수준
유리 단백질 D의 최소량이 높은 pH 및 높은 [PS]에서 관찰된다(0.0에 가까운 수준). 높은 [PS]의 효과는 pH가 낮은 경우에 특히 현저하게 된다. 초기 비의 상승은 유리 단백질 D의 증가에 약간 기여한다.
잔류 DMAP
초기 비는 현저한 효과를 나타내지 않는다. 대조적으로, DMAP의 수준은 [PS]에 따라 증가하고, pH 상승시 감소한다.
결론
따라서, 가장 바람직한 컨쥬게이션 조건은 다음과 같다: 커플링 pH = 9.0; [PS] = 3mg/ml; 및 초기 비 = 1/1. 이러한 조건에 있어서, 최종 생성물의 특성은 다음과 같다:
PS/단백질 최종 비 여과후 PS 생산(%) 비들의 비 유리 단백질 D (%) DMAP 수준 (ng/10㎍ PS)
값 범위 값 범위 값 범위 값 범위 값 범위
1.10 0.91 - 1.30 92.6 50 - 138 1.16 1.03 - 1.29 0.71 0 - 10.40 4.95 2.60 - 7.80
따라서, 상기 개선된(최적화된) CDAP 공정(캐리어 단백질과 무관하나, 바람직하게는 단백질 D)에 의해 수득되는 PRP 컨쥬게이트가 본 발명의 추가의 측면이다.
실시예 11: 항원으로서 단백질 D - 비유형성 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)에 대한 보호 효능이 이를 3D-MPL과 함께 제형함으로써 향상될 수 있는 방법.
암컷 Balb/c 마우스(그룹당 10마리)를 11가의 폐렴구균의 다당류 단백질 D 컨쥬게이트 백신으로 20주령(D0)에 처음으로 면역화(근육내로)시키고, 2주 후(D14)에 2차 면역화시켰다. 2차 면역화 7일 후에 혈액을 채취하였다. IgG1, IgG2a 및 IgG2b 타입의 항체의 양과 관련하여 단백질 D에 대한 항체 역가를 측정하였다.
냉동 건조된 11가 백신(AlPO4 없이)을 컨쥬게이트를 15.57% 락토오스와 조합하고, 실온에서 15분 동안 교반시키고, pH를 6.1±0.1로 조정하고, 동결건조(사이클은 -69℃에서 교반하고, 점진적으로 3시간에 걸쳐 -24℃로 조정하고, 이 온도에서 18시간 동안 유지시키고, 점진적으로 1시간에 걸쳐 -16℃로 조정하고, 이 온도에서 6시간 동안 유지시키고, 점진적으로 3시간에 걸쳐 +34℃로 조정하고 나서 최종적으로 이 온도에서 9시간 동안 유지시켰다)시킴에 의해 제조하였다.
제형의 조성 및 동결건조용 재구성물을 표 13에 나타내었다.
Th1-타입 세포 매개된 면역 반응이 발생했는가에 대한 가장 특징적 측정은 IgG2a 항체의 수준과 관련이 있는 것으로 공지되어 있다. 데이타로부터 알 수 있듯이, 놀랍게도 단백질 D가 Th1 애쥬번트(이 경우 3D-MPL)와 함께 동결건조되는 경우 IgG2a가 크게 증가하였다.
표 13. 제형(인간 투여량 당)의 조성, 및 마우스(1/10 투여량으로)내의 단 백질 D에 대한 항체 역가
Figure 112001024026616-pct00016

Claims (18)

  1. 혈청형 1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F 및 33F로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원, 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 항원 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물, 및 TH1 반응의 우선적인 유도물질인 애쥬번트를 포함하는 면역원성 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 단백질 항원이 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)의 외부 표면 단백질 또는 분비된 단백질 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물임을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 단백질 항원이 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae)의 독소, 부착인자 또는 지질단백질 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물임을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 단백질 항원 또는 이의 면역학적으로 기능적인 등가물이 폐렴구균용혈독소, 폐렴구균 표면 단백질 A (PspA) 또는 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체, 폐렴구균 표면 단백질 C (PspC) 또는 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체, 폐렴구균 표면 항원 A (PsaA) 또는 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체, 글리세르알데히드-3-포스페이트 탈수소효소, 및 콜린 결합 단백질 A (CbpA) 또는 이의 트랜스멤브레인 결실 변이체로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 다당류 항원이 다당류-단백질 캐리어 컨쥬게이트의 형태로 제공됨을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 캐리어 단백질이 디프테리아 유독소, 파상풍 유독소, 교차반응물질 197 (CRM197), 키홀 림펫 헤모시아닌(Keyhole Limpet Haemocyanin(KLH)), 튜버큘린의 단백질 유도체(PPD) 및 헤모필루스 인플루엔자(Haemophilus influenzae)로부터의 단백질 D로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 혈청형이 상이한 4종, 7종, 11종, 13종 또는 15종의 폐렴구균 다당류 항원을 포함함을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  8. 제 1항 또는 제 7항에 있어서, 애쥬번트가 3D-MPL, 사포닌 면역자극제 또는 면역자극성 CpG 올리고누클레오티드 중 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 애쥬번트가 수중유 에멀젼, 리포솜 및 알루미늄 염을 포함하는 군으로부터 선택된 캐리어를 포함함을 특징으로 하는 면역원성 조성물.
  10. 약제로서 사용하기 위한 제 1항 또는 제 7항의 면역원성 조성물.
  11. 제 1항 또는 제 7항의 면역원성 조성물을 함유하는 백신.
  12. 혈청형 1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F 및 33F로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류, 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 및 TH1 유도성 애쥬번트를 포함하는, 55세가 넘는 환자에서 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 감염을 예방하거나 완화시키기 위한 백신.
  13. 삭제
  14. 혈청형 1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F 및 33F로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 폐렴구균 다당류 항원(들)을 선택하는 단계; 폐렴구균 단백질 항원(들)을 선택하는 단계; TH1 유도성 애쥬번트를 선택하는 단계; 및 상기 다당류 항원, 단백질 항원 및 애쥬번트를 적절한 부형제와 혼합시키는 단계를 포함하여, 제 1항 또는 제 7항의 면역원성 조성물을 제조하는 방법.
  15. 혈청형 1, 2, 3, 4, 5, 6B, 7F, 8, 9N, 9V, 10A, 11A, 12F, 14, 15B, 17F, 18C, 19A, 19F, 20, 22F, 23F 및 33F로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 다당류 항원, 스트렙토코쿠스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniae) 단백질 항원 및 TH1 유도성 애쥬번트를 포함하는, 소아에서 중이염을 예방하거나 완화시키기 위한 백신.
  16. 삭제
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  18. 삭제
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